視頻圖像處理技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用

文/朱明秀

（廣西工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530008）

在安防管理過(guò)程中，視頻監(jiān)控技術(shù)是尤為重要的，視頻監(jiān)控技術(shù)為安防提供了技術(shù)保障，可以幫助警察更好地破案，也可以幫助普通民眾更好地保護(hù)自己的財(cái)產(chǎn)。但是目前視頻監(jiān)控技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中仍然存在著一系列的問(wèn)題，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在使用過(guò)程中很容易受到外界因素的影響，引發(fā)視頻圖像模糊的現(xiàn)象。這樣一來(lái)會(huì)導(dǎo)致我們很難從監(jiān)控視頻中捕捉到有效信息。隨著安防行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)監(jiān)控視頻的清晰度也有了越來(lái)越高的要求，在這樣的發(fā)展背景下，視頻圖像處理技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。以下對(duì)視頻圖像處理技術(shù)的重要性以及視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行分析。

1 視頻圖像處理技術(shù)的重要性分析

1.1 有利于增強(qiáng)監(jiān)控視頻的清晰度

當(dāng)下視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安防領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)遍布了全國(guó)各個(gè)角落，也在人們的日常生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用，但是視頻監(jiān)控系統(tǒng)受到各種條件的限制，在使用過(guò)程中還存在一系列的問(wèn)題。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)視頻進(jìn)行不斷地壓縮，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控視頻變模糊，也會(huì)影響到監(jiān)控視頻的清晰度。而視頻圖像處理技術(shù)就可以有效還原監(jiān)控視頻的清晰度。

1.2 有利于減少自然因素對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響

目前我國(guó)大部分視頻監(jiān)控體系都安裝在室外，在室外視頻監(jiān)控系統(tǒng)很容易受到自然環(huán)境的影響，在下雨以及大霧、下雪等天氣，都會(huì)影響到監(jiān)控視頻的圖像質(zhì)量。此外在室外光照因素也會(huì)對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量造成影響，利用視頻圖像處理技術(shù)，則可以有效緩解因自然因素對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)所造成的不利影響，能夠?qū)σ曨l圖像進(jìn)行還原。

1.3 有利于減少人為因素對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的影響

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在使用過(guò)程中很容易受到其他電磁信號(hào)的干擾，電磁干擾主要來(lái)源于：無(wú)線電發(fā)射、大宗電器以及大電機(jī)的干擾，電磁干擾會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控圖像呈規(guī)律性閃爍條紋，進(jìn)而會(huì)影響到監(jiān)控圖像的清晰度。此外還有一些人為因素，會(huì)對(duì)監(jiān)控圖像所造成不利影響。例如因人為破壞而被涂抹的車牌，利用視頻圖像處理技術(shù)可以幫助我們有效的解決這些人為問(wèn)題，能夠幫助我們攝取車輛的車牌號(hào)[1]。

2 視頻圖像處理技術(shù)發(fā)歷程

2.1 視頻圖像處理技術(shù)的產(chǎn)生

視頻圖像處理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是密不可分的，早在20世紀(jì)90年代，視頻圖像處理技術(shù)就得以產(chǎn)生。隨著視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展，視頻的圖像分辨率也經(jīng)歷了從標(biāo)清向高清的進(jìn)步。在早期，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用模擬信號(hào)的方式傳輸，在模擬監(jiān)控模式下，視頻文件通過(guò)錄像機(jī)進(jìn)行錄像保存。由于在長(zhǎng)期的視頻圖像存儲(chǔ)過(guò)程中都需要采用模擬設(shè)備，隨著模擬設(shè)備的使用時(shí)年限越來(lái)越長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致圖像出現(xiàn)一定的信息損失。此時(shí)視頻圖像處理技術(shù)也應(yīng)用而生，當(dāng)時(shí)的視頻圖像處理技術(shù)主要目的是將模糊的圖像變得更為清晰，但是在20世紀(jì)90年代，視頻各項(xiàng)處理技術(shù)還沒(méi)有應(yīng)用到安防領(lǐng)域。

2.2 視頻圖像處理技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，模擬式存儲(chǔ)逐漸被數(shù)字化存儲(chǔ)方式所取代，此時(shí)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)以數(shù)字硬盤錄像代替了模擬儀錄像機(jī)。在實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展之后，視頻圖像處理技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍，視頻圖像處理技術(shù)開(kāi)始逐漸應(yīng)用于安防領(lǐng)域。

2.3 視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)下視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了全數(shù)字監(jiān)控時(shí)代，目前視頻圖像處理技術(shù)在安防領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，視頻圖像處理技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)大規(guī)模的集成硬件，對(duì)圖像中的數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行預(yù)測(cè)和處理，以提高照片的清晰度，進(jìn)而改善視頻監(jiān)控圖像的質(zhì)量，使得視頻監(jiān)控圖像能夠達(dá)到人們預(yù)期的效果。目前常見(jiàn)的視頻圖像處理技術(shù)包括：除去污染圖像的噪聲，對(duì)失真圖形進(jìn)行校正，對(duì)信息模糊微弱的圖片進(jìn)行處理。當(dāng)下隨著人們安全防范意識(shí)的增長(zhǎng)，社會(huì)各界對(duì)安保的要求也越來(lái)越多，這也給視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了良好的機(jī)遇。

2.4 視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前視頻圖像處理技術(shù)在具體應(yīng)用中還存在著一些不足之處，還有較大的發(fā)展空間。目前最大的信息圖像量以及數(shù)據(jù)量，仍然是視頻圖像處理技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中存在的主要矛盾。此外，現(xiàn)有的視頻圖像處理技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中仍然會(huì)出現(xiàn)，捕捉不到關(guān)鍵信息、圖像清晰度不夠高的問(wèn)題。在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，今后的視頻圖像處理技術(shù)將更加強(qiáng)調(diào)傳輸速度、高清晰度、智能化的方向發(fā)展。

3 視頻圖像處理技術(shù)在安防行業(yè)的特殊要求

視頻圖像處理技術(shù)之所以能夠廣泛應(yīng)用于安防行業(yè)，是因?yàn)橐曨l圖像處理技術(shù)能夠滿足安防行業(yè)的特殊要求。利用視頻圖像處理技術(shù)，我們可以將圖號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再利用計(jì)算機(jī)，對(duì)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。相對(duì)于傳統(tǒng)信號(hào)來(lái)說(shuō)，數(shù)字信號(hào)具有易保存、難以被干擾、易存儲(chǔ)的特點(diǎn)。

3.1 安防行業(yè)對(duì)視頻圖像的清晰度要求高

隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的普及，公安機(jī)關(guān)可以通過(guò)監(jiān)控錄像來(lái)尋找證據(jù)辨認(rèn)嫌疑犯，這就要求監(jiān)控錄像有著較高的清晰度，模糊的視頻錄像很難滿足公安機(jī)關(guān)的這些需求。此外，交警也需要根據(jù)交通監(jiān)控圖像來(lái)識(shí)別違章人員以及違章車輛，由此可見(jiàn)，模糊的監(jiān)控圖像很難應(yīng)用于安防行業(yè)[2]。

3.2 安防行業(yè)對(duì)視頻圖像的需求量大

當(dāng)下視頻監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)全國(guó)各地均有分布，覆蓋面廣、覆蓋率高，不僅是在大城市中，在小城市以及商鋪和居民家中都有分布。[3]視頻監(jiān)控的入數(shù)也多達(dá)上萬(wàn)條，如此龐大的視頻路數(shù)，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)寬帶也有了更高的要求。這也導(dǎo)致了在視頻傳輸過(guò)程中只能通過(guò)模糊圖像來(lái)滿足監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸需求，而模糊的圖像很難滿足安防行業(yè)的需求，由此可見(jiàn)，視頻圖像處理技術(shù)在安防行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。

4 視頻圖像處理技術(shù)在安防行業(yè)的應(yīng)用分析

4.1 視頻圖像處理技術(shù)在社會(huì)監(jiān)管過(guò)程中的應(yīng)用

目前我國(guó)大部分常規(guī)攝像頭在日常使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)背光現(xiàn)象，在一些明暗反差較大的場(chǎng)景內(nèi)，常規(guī)攝像頭很難拍攝出清晰的圖像。雖然寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)可以有效改善攝像頭處于背光環(huán)境的問(wèn)題，但是寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)成本過(guò)高，難以在視頻監(jiān)控過(guò)程中得到大范圍的應(yīng)用。而利用視頻圖像處理技術(shù)，就可以有效解決圖像的背光問(wèn)題。利用視頻圖像處理技術(shù)，可以改善視頻監(jiān)控中圖像偏黑背光的問(wèn)題，也能夠更好地增加圖像的層次感，充分還原圖像的細(xì)節(jié)，使得圖片中的背光部分顯現(xiàn)出來(lái)。這樣一來(lái)，能夠?yàn)槲覀兲峁└忧逦膱D像信息源，從而能夠幫助監(jiān)管人員利用更加清晰的視頻圖像，找出自己想要的信息。例如在交通視頻中，戶外攝像頭很容易受到自然光線不足的影響而出現(xiàn)圖像背光的情況。交警可以利用圖像處理技術(shù)，很好地還原交通事故視頻圖像，從而能夠幫助交警對(duì)視頻圖像進(jìn)行充分的取證分析。[4]

在交通監(jiān)控中，對(duì)攝像機(jī)的抓拍速度要求比較高，對(duì)攝像機(jī)夜間照度要求較高，最主要是能夠清晰辨別車牌。視頻圖像處理技術(shù)還可以幫助我們對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行復(fù)原，常用的圖像增強(qiáng)和復(fù)原方法有：偽彩色處理，干擾抵制，灰度等級(jí)直方圖處理。視頻圖像處理技術(shù)還可以有效減少因傳輸而導(dǎo)致的圖片損傷和退化，因此圖像處理技術(shù)可以幫助我們實(shí)現(xiàn)圖像復(fù)原。而視頻圖像復(fù)原技術(shù)就可以幫助交警辨認(rèn)被涂抹的車牌[5]。

4.2 視頻圖像處理技術(shù)在交通監(jiān)控中的應(yīng)用

大部分交通監(jiān)控系統(tǒng)安裝于戶外，容易受到大霧、大雪、大雨等天氣的影響，在大霧天，空氣的能見(jiàn)度迅速降低，也會(huì)影響到視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用效率。不僅如此，隨著我國(guó)自然環(huán)境的惡化，我國(guó)空氣污染指數(shù)也持續(xù)上升，在北方霧霾天氣極為常見(jiàn)。霧霾不僅遮擋了行人的視線，也遮擋了攝像頭的視線，對(duì)各地的交通運(yùn)輸產(chǎn)生了極其不利的影響。霧霾天氣也會(huì)影響到交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)，會(huì)使得監(jiān)控圖像變得暗淡，也會(huì)降低監(jiān)控圖像的對(duì)比度，進(jìn)而可能導(dǎo)致監(jiān)控視頻中的細(xì)節(jié)信息被隱藏，從而使得交通監(jiān)控錄像難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。利用視頻圖像處理技術(shù)可以幫助我們除去交通監(jiān)控視頻中的霧氣，從而能夠有效提高視頻的清晰度。視頻圖像處理技術(shù)可以幫助我們對(duì)霧霾天氣、以及暗光背光的視頻圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，從而有效提高視頻圖像的對(duì)比度以及分辨率，解決視頻圖像辨識(shí)率較低的問(wèn)題。這樣以來(lái)可以幫助交警通過(guò)交通視頻錄像提取有效信息[6]。

4.3 視頻圖像處理技術(shù)在ATM機(jī)安防系統(tǒng)中的應(yīng)用

ATM機(jī)已經(jīng)成為了人們廣泛使用的銀行自助設(shè)備，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)ATM機(jī)使用過(guò)程中的違規(guī)行為進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警處理。因此ATM機(jī)在使用過(guò)程中對(duì)監(jiān)控視頻的清晰度和智能化要求也更高。利用圖像處理技術(shù)，我們可以對(duì)ATM機(jī)的視頻進(jìn)行圖像對(duì)比算法處理，將使用者在ATM機(jī)操作過(guò)程中的圖像以及使用者離開(kāi)后ATM機(jī)的監(jiān)控圖像進(jìn)行對(duì)比，來(lái)判斷使用者是否有違法行為。利用視頻圖像處理技術(shù)可以幫助我們提取視頻圖像中所包含的某些特殊信息，其原理是利用計(jì)算機(jī)對(duì)視頻圖像進(jìn)行視覺(jué)日處理，對(duì)視頻圖像進(jìn)行相應(yīng)的分析，視頻圖像處理技術(shù)能夠有效減少視頻信息提取過(guò)程中所消耗的人力資源，也能有效提高信息提取效率。利用視頻圖像處理技術(shù)，可以提取多種特征的信息，如顏色特征，形狀特征紋理特征……因此利用視頻圖像處理技術(shù)可以幫助我們對(duì)ATM機(jī)違法使用者進(jìn)行精確的人臉識(shí)別，也能幫助我們對(duì)異常使用者的人體相貌特征進(jìn)行更好地分辨。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)下視頻監(jiān)控系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也遍布于我國(guó)各個(gè)地區(qū)，但是視頻監(jiān)控系統(tǒng)所得出的圖像往往較為模糊，難以滿足安防行業(yè)的使用需求。視頻圖像處理技術(shù)可以有效地對(duì)模糊的視頻監(jiān)控圖像進(jìn)行處理，從而能夠幫助我們得出更為清晰的圖像。當(dāng)下視頻圖像處理技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，視頻圖像處理技術(shù)也是安防行業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，目前視頻圖像處理技術(shù)社會(huì)監(jiān)管過(guò)程中，交警偵查過(guò)程中，交通監(jiān)控過(guò)程中以及ATM機(jī)安防系統(tǒng)中，都得到了具體應(yīng)用。在今后的發(fā)展過(guò)程中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)也將逐漸實(shí)現(xiàn)智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，遠(yuǎn)程化和高清化，可以在安防領(lǐng)域得到更加廣泛和深入的應(yīng)用。