一种图像监测处理装置

王 敏，周树道，黄 峰

（解放军理工大学 气象海洋学院，江苏 南京 211101）

一种图像监测处理装置

王 敏，周树道，黄 峰

（解放军理工大学 气象海洋学院，江苏 南京 211101）

设计了一种薄雾天气环境下的图像监测处理装置，本装置可对采集到的图像进行是否需要去雾的判别，以及对需要去雾的图像进行去雾处理，并最终得到视觉效果优异的图像，同时由于本装置设置了图像存储模块，可对图像信息进行存储管理，进一步优化了系统的处理时效，且具有结构简单、易实现等优点。

图像去雾；大气散射模型；DSP； 无线通信；颜色恢复

目前图像采集监控技术已经越来越多的应用于各种领域，但在薄雾天气影响下，大气能见度降低，摄取的彩色图像也将受到不同程度的影响而退化，如：亮度低，对比度下降，动态范围很窄，细节分辨不清；自然景物色彩不鲜明，饱和度降低，图像变灰，甚至产生颜色偏移等[1]。这种图像的退化给人们提取图像中的信息带来了很大的不便，特别在军事、交通和监控等领域，在使用此类低清晰度图像时，将给监控工作、交通、管理、军事管理等相应工作带来很大困难。

针对现有技术中有雾天气对图像监测工作造成影响的问题，本文设计了一种图像监测处理装置，其能够根据需要对图像进行如去雾处理等操作，从而得到清晰的图像用于显示或者后续相关处理。该装置具有结构简单、功能齐全、成本较低、易实现、处理算法较先进等优点，为军事交通安全领域提供有效实用的参考技术。

1 去雾技术分类

目前对于雾天图像的去除复原方法,按照去雾方法的相似性,可以分为基于图像处理的增强方法和基于物理模型的复员方法,如图1所示。基于物理模型的方法利用大气散射模型，通过求解图像降质过程的逆过程来恢复清晰图像[2]。基于图像处理的增强方法并不分析天气因素造成图像降质的物理成因，该方法通过各种图像处理方法根据视觉感受改善图像质量[3]。

图1 主要去雾方法分类Fig. 1 Main method of defogging classification

2 装置结构及功能

本文设计的一种图像监测处理装置，由图像采集模块、图像预处理模块、图像显示模块、通信模块和图像去雾处理模块等组成，如图2所示。本装置可对采集到的图像进行是否需要去雾的判别，以及对需要去雾的图像进行去雾处理，并最终得到视觉效果优异的图像，便于军事、交通等领域的监控以及管理，可提高管理效率。同时由于本装置设置了图像存储模块，可对图像信息进行存储管理，进一步优化了系统的处理时效，且具有结构简单、易实现等优点。

图2 本装置结构框图Fig. 2 Device structure diagram

其中，图像采集模块采集图像信息，并将采集到的图像信息输出至图像预处理模块，采用现有的摄像机或摄像头等；图像预处理模块对图像进行预处理，以判断图像是否有雾，并将预处理后的图像信息输出至通信模块，采用DSP实现；

通信模块将接收到的无雾的图像信息输出至图像显示模块以显示图像；将接收到的有雾的图像信息输出至图像去雾处理模块，采用无线通信方式；

图像去雾处理模块对有雾的图像信息进行去雾处理，然后将去雾处理后的图像信息通过通信模块发送至图像显示模块以显示图像，采用计算机实现。

为了便于非实时的提取图像信息，本装置还包括图像存储模块，通信模块还输出无雾以及经去雾处理的图像至图像存储模块以存储图像信息。

3 具体实现方式

图3 本文装置具体实现框图Fig. 3 Specific realization diagram

如图3所示，本装置中，图像采集模块可采用现有的摄像机或摄像头等；通信模块可为现有的无线通信模块，利用现有无线通信技术实现；图像预处理模块采用DSP实现，其可利用现有技术对接收到的图像信息进行清晰度的处理，即计算图像对比度和亮度；图像预处理模块中设有对比度和亮度的阈值，若计算结果低于阈值，则该图像需要进行去雾复原处理[4]。然后通过通信模块输出至图像去雾处理模块；若高于阈值，不需要进行去雾处理，则通过通信模块输入图像存储模块和图像显示模块直接存储和显示，提高实效。图像去雾处理模块采用计算机实现，其接收从无线通信模块发送来的需去雾处理的图像，然后利用现有图像去雾技术进行去雾处理，如经过彩色空间转换、小波域去雾和颜色恢复[5]等步骤，彩色空间转换单元将彩色图像从RGB颜色空间转到HSI空间；小波域去雾单元完成对HSI空间亮度I分量中雾信息的去除功能；颜色恢复单元对前一环节得到的去雾图像进行颜色恢复，以得到色彩分明的高视觉效果图像[6]。

经过去雾和颜色恢复后的图像信息反向传输，通过通信模块传输至图像存储模块和图像显示模块进行实时显示，同时数据存储功能方便日后数据的提取。

4 结 论

文中针对有雾天气造成图像模糊等质量下降对交通等监测工作造成影响的问题，设计了一种能达到去除图像中薄雾进而获得清晰图像的图像监测处理装置，还可将无雾以及经去雾处理的图像无线输出并存储图像信息。

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ZHOU Shu-dao,SHAO Xiao,ZHU Tao,et al. Processing method research of color image degraded by fog[J].Journa1 of PLA University of Science and Technology, 2008(4):142 -145.

[2] 郭璠, 蔡自兴, 谢斌,等.图像去雾技术研究综述与展望[J].计算机应用,2010,30(9):2417-2421.

GUO Fan,CAI ZI-xing,XIE Bin,et al.Review and Prospect of image dehazing techiques[J].Journal of Computer Application,2010,30(9):2417-2421.

[3] 禹晶,徐东彬, 廖庆敏.图像去雾技术研究进展[J].中国图像图形学报,2011,16(9):1561-1576.

YU Jing,XU Dong-bin,LIAO Qing-min.Image defogging:a survey[J].Journa1 of Image and Graphics,2011,16(9):1561-1576.

[4] Narasimhan S G,Nayer S K.Constrast restoration of weather degraded images[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2003,25( 6):713-724.

[5] Jobson D J,Rahman Z,Woodell G A.A multiscale retinex for bridging the gap between color images and the human observation of scenes[J].IEEE Transactions on Image Processing,1997,6(7) : 965-976.

[6] 周树道,王敏,黄峰,等. 基于亮度小波变换和颜色改善的彩色图像去雾研究[J].哈尔滨理工大学学报,2011,16(4):59-62.

ZHOU Shu-dao,WANG Min, HUANG Feng, et al.Color image defogging based on intensity wavelet transform and color improvement[J].Journal of Harbin University of Science and Technology, 2011,16(4):59-62.

An image monitoring processing device

WANG Min, ZHOU Shu-dao, HUANG Feng
（ Institute of Meteorology and Oceanography, PLA University of Science and Technology, Nanjing 211101, China）

An image monitoring processing device under a mist weather environment is designed, distinguishes whether need to defog and obtains the excellent visual images eventually, at the same time as the image storage module of this device, which can store and manage the image information, optimizes the system's processing timeliness, structure is simple and easy to implement.

image defogging; atmospheric scattering model; DSP; wireless communication; colors recovery

TP391

A

1674-6236(2014)03-0181-02

2013–06–08 稿件编号：201306061

国家自然科学基金(41301370)

王 敏(1983—)，女，陕西咸阳人，硕士，讲师。研究方向：电子技术、信号处理。