[发明专利]利用运动信息的快速监控视频增强方法及其实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频增强技术，特别是一种利用运动信息的快速监控视频增强方法及其实现装置。

背景技术

图像增强是图像处理领域的一项重要技术，能够增强图像中的有用信息和细节，改善图像的视觉效果。图像增强技术在视频监控系统中应用广泛，用来改善黑天、雾天、雨天、雪天等恶劣天气、恶劣光照条件下的监控图像。同时，作为智能视频监控系统的前端预处理部分，图像增强能够有效提高目标检测与跟踪、行为分析等中高层视频分析任务对恶劣天气条件下监控视频的分析准确性。

监控视频增强方法需要满足以下要求：（1）鲁棒性，即能够处理各种恶劣光照、恶劣天气下的室内外场景；（2）自适应性，即无需人工调节参数，方法能自动适应光照和天气变化；（3）实时性，即能够满足后续中高层视频分析任务的实时性要求。目前，常用的图像增强技术大体可分为以下三类：

（1）基于输入输出设备物理特性的增强技术，如增益/偏置校正、伽马校正等。此类技术能够优化图像的动态范围，解决恶劣光照条件下监控视频过暗或过亮的问题，但其参数适应范围较窄，光照、天气条件变化时需要人工调节；

（2）基于图像统计信息的增强技术，如直方图均衡化等。此类技术能够增强图像全局对比度，但容易增强噪声而丢失有用信息；

（3）基于视觉理论的增强技术，如彩色恢复多尺度Retinex（Multi-scale Retinex with Color Restoration，简称MSRCR）方法等。此类技术从颜色恒常性理论出发，通过估计物体反射率恢复其本质颜色，从而去除光照和天气影响，实现图像增强。此类技术依据人眼视觉特性，具有良好的参数适应性与广泛的适用范围，但计算量大，难以进行实时的图像处理。

综上所述，现有图像增强技术均有各自的缺陷，实际应用到视频监控系统中面临着各种局限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用运动信息的视频图像增强方法，从而实现彩色监控视频的实时增强。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种利用运动信息的快速监控视频增强方法，包括以下步骤：

步骤1、采集图像，获取输入图像序列并判断该图像是否为第一帧，若为第一帧则对整个图像区域计算光照分布估计，之后执行步骤6，若不为第一帧则执行步骤2；

步骤2、根据输入图像序列，计算两帧间运动图像；

步骤3、寻找运动图像上非零区域的外接矩形，并将其标记为运动区域；

步骤4、对上述运动区域光照分布变化的显著性进行预测，只保留显著运动区域，将其余的运动区域删除；

步骤5、对上述显著运动区域重新计算光照分布估计，得到当前图像的光照分布估计；

步骤6、采用MSRCR方法对输入图像进行增强；

步骤7、输出增强图像。

一种实现利用运动信息的快速监控视频增强方法的装置，包括视频输入模块、光照估计模块、视频增强模块、视频输出模块和运动信息提取模块；所述视频输入模块从外界提取视频信息，并传递给运动信息提取模块和光照估计模块，其中运动信息提取模块对视频序列进行运动检测与光照变化显著性评估，并将显著运动区域信息传递给光照估计模块；光照估计模块更新显著运动区域的光照估计，并将光照估计传递给视频增强模块；视频增强模块对视频进行多尺度Retinex增强并进行彩色恢复，然后将增强后的视频序列传递给视频输出模块，视频输出模块将增强图像序列输出。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1）本发明基于Retinex视觉原理，不需要调整参数，能够自动适应场景，能有效增强黑天、雾天、雨天、雪天视频；2）本发明利用视频中的运动信息消除方法的帧间冗余计算，对彩色视频提供实时增强。在本发明提供的实验装置上，对720                                                576分辨率彩色视频处理速度可达18~19帧/秒；3）本发明为后续目标检测、跟踪、行为分析等中高层视频分析任务对恶劣天气条件下监控视频的实时有效处理提供了可能。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的利用运动信息的快速监控视频增强方法的流程框图。

图2为本发明提供的利用运动信息的快速视频增强设备框图。

图3为本发明实施例的输入图像。

图4为本发明实施例中两帧间的运动图像。

图5为本发明实施例中标记出的运动区域。

图6为本发明实施例中输出的增强图像。

具体实施方式