雾雪天气下视频图像清晰化技术的研究

摘要

随着我国航运技术的不断发展，水上运输在交通体系当中有着十分重要的作用和不可替代的优势，为了保证船舶的航运安全和便于海事部门的监管，在沿海及内河区域建立全方位的、实时的、全天侯的视频监控系统显得尤为重要。然而在恶劣天气下（例如雾、雪），视频监控系统采集到的图像严重降质，模糊不清，严重影响视频监控的效果，给海事部门的监管和决策带来了不便。因此研究恶劣天气视频图像的清晰化技术具有重要意义。
　　 在雾天视频图像处理方面，本文首先研究了动态直方图均衡化算法，这种算法根据一定的原则，将图像的直方图分割成一个个子直方图，然后根据子直方图的灰度范围和像素频数，计算其拉伸灰度范围，最后在拉伸的灰度范围内对子直方图进行均衡化。这种算法能有效增强雾天的图像，提高其对比度，突出图像的细节，但是用它逐帧处理视频图像时，处理后的图像画面闪烁不定，时空一致性较差，视觉效果不佳。为了解决这个问题，基于直方图分割的思想并结合实际课题视频图像的特点，本文提出一种基于天空和水面阈值分割的分类直方图均衡化算法，采用大津阈值分割方法，将图像的直方图分为天空和水面两部分分别处理。实验结果表明，本文提出的算法在提高雾天图像对比度，增强图像细节的同时，又不会出现视频图像画面的闪烁，具有良好的视觉效果。
　　 在雪天视频图像处理方面，首先分析了雪花对视频图像的影响，雪花对视频图像的影响主要表现为对视频图像中目标物体的遮掩，被雪花污染的像素点亮度较亮，影响户外视觉系统的成像质量。为了对视频中的雪花进行去除，本文把雪花看成是视频图像中的运动物体，提出一种基于运动目标检测的视频图像去雪算法，该算法首先通过运动目标检测算法检测出视频图像中运动的雪花，然后对被雪花污染的像素点进行背景重构，用背景重构的值替代被雪花污染像素的像素值。实验结果表明，本文提出的视频图像去雪算法，能够有效消除视频图像中被雪花污染的像素亮点，能够有效增强雪天视频图像的视觉效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的来源

1．2 课题的研究背景与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 视频图像去雾研究现状

1．3．2 视频图像去雪研究现状

1．3．3 课题的发展趋势

1．4 本论文的研究内容和论文结构

第2章 降质视频图像处理方法分析

2．1 视频处理与静态图像处理关系的分析

2．2 天气种类的划分及对视频图像影响的分析

2．3 雾雪天气视频图像处理方法分析

2．3．1 雾天图像处理方法分析

2．3．2 雪天图像处理方法分析

2．4 本章小结

第3章 雾天视频图像处理方法设计与实现

3．1 直方图均衡化雾天图像增强方法

3．1．1 全局直方图均衡化

3．1．2 动态直方图均衡化

3．2 改进的直方图均衡化雾天图像增强方法

3．2．1 改进的直方图算法的提出

3．2．2 天空和水面区域直方图分割阈值的确定

3．2．3 分类直方图均衡化

3．2．4 对分类直方图均衡化结果的优化

3．3 算法编程实现及仿真结果分析

3．4 本章小结

第4章 雪天视频图像处理方法设计与实现

4．1 雪花影响图像质量的分析

4．1．1 雪花的物理特性

4．1．2 雪花成像模型分析

4．2 基于运动目标检测视频图像去雪算法的设计与实现

4．2．1 视频图像中雪花的检测

4．2．2 雪天视频图像的背景估计

4．2．3 检测雪花的形态学处理

4．2．4 雪花污染像素点的处理

4．3 算法编程实现及实验结果分析

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 下一步工作展望

致谢

参考文献