夜間視頻增強(qiáng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、視頻信息越來越多的被人們用來識別和判斷事物，解決實(shí)際的問題。夜間監(jiān)控視頻由于天氣條件、亮度條件、捕獲設(shè)備等因素，導(dǎo)致視頻不清晰甚至異常模糊，不利于監(jiān)控，不能滿足應(yīng)用的需要。針對上述問題，本文從基于視頻自身的增強(qiáng)技術(shù)(Video-based self-enhancement)和基于幀融合的增強(qiáng)技術(shù)(Frame-based fusion enhancement)兩個層面及融合過程中的相關(guān)技術(shù)問題對夜間監(jiān)控視頻進(jìn)行研究。首先分析目前視頻增強(qiáng)(

2、Video enhancement)的相關(guān)技術(shù)，提出了視頻增強(qiáng)算法的統(tǒng)一框架；然后提出多種夜間視頻增強(qiáng)算法；最后解決了視頻增強(qiáng)過程中存在的相機(jī)運(yùn)動問題。
　　本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　(1)對視頻增強(qiáng)處理的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究并且分析目前的視頻增強(qiáng)算法，提出視頻增強(qiáng)算法的分類：
　?、倩谝归g視頻自身的增強(qiáng)；
　?、诨趲诤系囊曨l增強(qiáng)；分析視頻增強(qiáng)算法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出視頻增強(qiáng)算法的評估方式；基于視頻融合增

3、強(qiáng)算法的分析，提出一種夜間視頻融合增強(qiáng)的統(tǒng)一模型，并提出模型的基本算法。
　　(2)針對目前基于幀融合的視頻增強(qiáng)技術(shù)存在的缺陷，提出一種基于幀融合的夜間視頻增強(qiáng)算法，該算法利用白天背景亮度融合到夜間視頻幀亮度。主要貢獻(xiàn)是：使用增強(qiáng)Term方式有效地增強(qiáng)夜間背景和運(yùn)動物體，彌補(bǔ)了目前算法存在的缺陷；設(shè)計(jì)一種高斯低通濾波器解決了視頻增強(qiáng)后運(yùn)動物體區(qū)域與邊界不協(xié)調(diào)的問題。
　　(3)針對夜間視頻增強(qiáng)過程存在的圖像混淆和運(yùn)動物體區(qū)域

4、內(nèi)的比例不一致問題，提出一種基于幀亮度補(bǔ)償?shù)囊归g視頻增強(qiáng)算法。主要貢獻(xiàn)是：按照白天的亮度背景和夜間視頻幀亮度的比例方式，提出了一種高亮度背景補(bǔ)償?shù)揭归g亮度的算法來增強(qiáng)夜間視頻；為了消除夜間運(yùn)動物體區(qū)域內(nèi)比例不均勻的問題，提出了一種運(yùn)動物體內(nèi)區(qū)域比例平均(Motion region ratio average)的方法。
　　(4)傳統(tǒng)的增強(qiáng)是基于灰度圖像處理，如果直接將灰度圖像增強(qiáng)算法推廣到彩色視頻圖像增強(qiáng)中，會造成色彩的不協(xié)調(diào)，從

5、而破壞自然的彩色平衡，使得增強(qiáng)后的圖像色調(diào)不自然。針對這一問題，本文提出一種基于遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)的夜間視頻的對比增強(qiáng)算法，提出的算法基于視頻幀的亮度層進(jìn)行處理，很好地解決了色彩不協(xié)調(diào)問題。
　　(5)針對非抽樣Contourlet變換(NonsubSampled Contourlet Transform, NSCT)具有平移不變性、抑制圖像噪聲等特點(diǎn)，提出一種基于 NSCT融合的夜間視頻增強(qiáng)算法

6、。利用白天亮度背景融合到夜間視頻幀亮度中，集中解決了兩個關(guān)鍵的問題：①為了增強(qiáng)夜間視頻，本文提出了一種基于非抽樣Contourlet變換融合相同場景的白天亮度背景與夜間視頻幀的算法。②為了提高運(yùn)動物體在夜間增強(qiáng)視頻中的清晰度，本文提出一種夜間視頻增強(qiáng)算法，該算法能有效地恢復(fù)夜間視頻幀的顏色，使得增強(qiáng)的夜間運(yùn)動物體更清晰。
　　(6)為了有效地增強(qiáng)黑暗的夜間視頻，帶有相同場景的高質(zhì)量白天背景信息經(jīng)常用來增強(qiáng)夜間視頻幀，然而由于相機(jī)運(yùn)