一種雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)及方法,尤其設(shè)及一種雨霧天氣條件下 獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前圖像監(jiān)測在許多領(lǐng)域被應(yīng)用,例如電力設(shè)備圖像監(jiān)測,其采用圖像處理技術(shù) 極大地提高了工作效率,并保障了人身安全。然而,在雨霧天氣條件下,獲取的目標圖像模 糊不清,對比度降低,給監(jiān)測帶來很大困難。
[0003] 在傳統(tǒng)的解決辦法中,基于純圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域中難W找到一套通用的算法, 其應(yīng)用范圍存在較大的局限性,而基于雨霧物理模型的圖像復(fù)原技術(shù)算法復(fù)雜,耗時較長。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng),該系統(tǒng) 能在雨霧天氣條件下獲取目標的清晰圖像,從而提高圖像監(jiān)測的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法,該方法 能在雨霧天氣條件下獲取目標的清晰圖像,從而提高圖像監(jiān)測的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0006] 根據(jù)上述發(fā)明目的,本發(fā)明提出了一種雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系 統(tǒng),其包括:
[0007] 圖像采集裝置,其采集圖像;
[000引鏡頭防護罩,其罩設(shè)于所述圖像采集裝置的鏡頭外側(cè),所述鏡頭防護罩的內(nèi)側(cè)設(shè) 有叉指換能器,所述叉指換能器將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波,W驅(qū)動滴落在鏡頭防護罩外側(cè)的 水滴沿著鏡頭防護罩向下運動;
[0009] 圖像處理裝置,其與所述圖像采集裝置連接,W對圖像采集裝置采集的圖像進行 處理;
[0010] 圖像監(jiān)控裝置,其與所述圖像處理裝置連接,W接收圖像處理裝置處理完成的圖 像。
[0011] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng),通過裝有叉指換能器的 鏡頭防護罩將圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)采光通道中附著的水滴去除,從而消除水滴對鏡頭 采光的影響,通過圖像處理裝置對圖像采集裝置采集的圖像進行處理,該處理通常是針對 雨霧對鏡頭采光的影響而進行的算法處理,之后傳輸給圖像監(jiān)控裝置。該系統(tǒng)通過裝有叉 指換能器的鏡頭防護罩和圖像處理裝置的結(jié)合,解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的 問題,能在雨霧天氣條件下獲取目標的清晰圖像,從而提高圖像監(jiān)測的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0012] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)中,所述鏡頭防護罩的主 要作用是避免水滴污染相機鏡頭;所述叉指換能器的主要作用是將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波, W驅(qū)動滴落在鏡頭防護罩外側(cè)的水滴向下運動,從而達到清洗鏡頭防護罩外側(cè)的效果,盡 量減少水滴或其它雜物對鏡頭采光的影響。
[0013] 進一步地,本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)中,所述圖像 處理裝置接收圖像采集裝置采集的對于同一目標在不同時間的T幅圖像,所述圖像處理裝 置將T幅圖像疊加,得到各像素點的值為
;其中,Nt(x,y)表示序號為t 的圖像中的各像素點的雨霧分量,St(x,y)表示序號為t的圖像中各像素點的目標分量,t表 示圖像的序號,其與時域相關(guān),(x,y)為像素點的坐標,與空域相關(guān);然后圖像處理裝置對所 有像素點在時域上求均值,得到單幅均值圖像,所述單幅均值圖像中各像素點的值為No+So
(x,y),其中No近似的等子 圖像處理裝置濾除 9 單幅均值圖像中No,得到僅包含目標分量SoU, y)的圖像,然后傳輸給所述圖像監(jiān)控裝置。
[0014] 上述方案中,所述圖像處理裝置通過上述方式對圖像采集裝置采集的圖像進行處 理,W濾除雨霧對圖像的影響,得到進一步清晰的目標圖像,其原理是:首先圖像采集裝置 獲取同一目標在不同時間的T幅圖像,通常是在一定時段內(nèi)快速連續(xù)地拍照獲取,所述T幅 圖像中每一個像素點的值均包含雨霧分量NtU, y)和目標分量St(x,y),其中t表示圖像的序 號,與時域相關(guān),(x,y)為像素點的坐標,與空域相關(guān)。由于雨霧具有時域動態(tài)性,所述T幅圖 像中同一像素點在不同時刻的值具有時域隨機分布特性,所述雨霧分量Nt(x,y)即為干擾 目標分量St(x,y)的背景噪聲。將所述T幅圖像疊加得到各像素點的值為
[0016] 所述T幅圖像疊加 W后,各像素點的雨霧分量趨于相同,即近似為一常 t=I 數(shù),記為TNo。由于目標通常具有靜止特性,所述T幅圖像中同一坐標的像素點具有等值的目 標分量,記為SoU,y),則同一坐標的像素點在所述T幅圖像疊加 W后的目標分量值為TSoU, y)。對所述T幅圖像疊加下所有像素點在時域上求均值得到單幅均值圖像,則該單幅均值圖 像中各像素點的值為No+So(x,y)。所述單幅均值圖像中,雨霧分量No在空域上表現(xiàn)為零頻分 量,通過純圖像處理技術(shù)將其濾除,得到僅包含目標分量So (X,y)的圖像。
[0017] 更進一步地,上述雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)中,所述圖像處理裝 置還采用直方圖均衡算法將所述僅包含目標分量So(x,y)的圖像進行進一步處理,W增強 圖像對比度后傳輸給所述圖像監(jiān)控裝置。
[0018] 進一步地,本發(fā)明所述或上述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)中,所 述圖像采集裝置為CCD (電荷禪合器件)圖像傳感器。
[0019] 進一步地,本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng)中,所述圖像 處理裝置與圖像監(jiān)控裝置之間通過光纖連接,W通過光纖傳輸圖像信息,從而避免電磁干 擾。
[0020] 相應(yīng)地,本發(fā)明還提出了一種雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法,其包括:
[0021] 在圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)設(shè)置鏡頭防護罩,所述鏡頭防護罩的內(nèi)側(cè)設(shè)有叉指換 能器,所述叉指換能器將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波,W驅(qū)動滴落在鏡頭防護罩外側(cè)的水滴沿著 鏡頭防護罩向下運動;
[0022] 采集目標圖像并處理目標圖像;
[0023] 將經(jīng)過處理的目標圖像傳輸出去。
[0024] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法,通過裝有叉指換能器的 鏡頭防護罩將圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)采光通道中附著的水滴去除,從而消除水滴對鏡頭 采光的影響,并對采集的圖像進行處理,該處理通常是針對雨霧對鏡頭采光的影響而進行 的算法處理,之后將經(jīng)過處理的目標圖像傳輸出去。該方法通過安裝具有叉指換能器的鏡 頭防護罩和圖像處理的結(jié)合,解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的問題,能在雨霧天 氣條件下獲取目標的清晰圖像,從而提高圖像監(jiān)測的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0025] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法中,所述鏡頭防護罩的主 要作用是避免水滴污染相機鏡頭;所述叉指換能器的主要作用是將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波, W驅(qū)動滴落在鏡頭防護罩外側(cè)的水滴向下運動,從而達到清洗鏡頭防護罩外側(cè)的效果,盡 量減少水滴或其它雜物對鏡頭采光的影響。
[0026] 進一步地,本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法中,采集目標 圖像并處理目標圖像的步驟包括:
[0027] (1)對同一目標連續(xù)快速采集T幅圖像;
[002引(2)將T幅圖像疊加,得到各像素點的值為X(/V知,.1') +邸一));其中,成山7)表 t=l 示序號為t的圖像中的各像素點的雨霧分量,St(x,y)表示序號為t的圖像中各像素點的目 標分量,t表示圖像的序號,其與時域相關(guān),(x,y)為像素點的坐標,與空域相關(guān);
[0029] (3)對所有像素點在時域上求均值,得到單幅均值圖像,所述單幅均值圖像中各像 素點的值為N〇+S〇(x,y),其中No近似的等于
[0030] (4)濾除單幅均值圖像中的No,得到僅包含目標分量SoU, y)的圖像。
[0031] 上述方案中,通過上述步驟采集目標圖像并處理目標圖像,W濾除雨霧對圖像的 影響,得到進一步清晰的目標圖像,其原理與上述的圖像處理裝置對圖像進行處理的原理 相同,此處不再寶述。
[0032] 更進一步地,上述雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法還包括步驟(5):采用 直方圖均衡算法將所述僅包含目標分量So(x,y)的圖像進行進一步處理,W增強圖像對比 度。
[0033] 優(yōu)選地,上述雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法中,在所述步驟(1)中采用 CCD圖像傳感器對同一目標連續(xù)快速采集T幅圖像。
[0034] 進一步地,本發(fā)明所述或上述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法中,將 經(jīng)過處理的目標圖像傳輸給圖像監(jiān)控裝置。
[0035] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的系統(tǒng),其與傳統(tǒng)解決方案相比 的優(yōu)點包括:
[0036] (1)通過鏡頭防護罩與叉指換能器的結(jié)合使用達到清洗鏡頭防護罩外側(cè)的效果, 其結(jié)構(gòu)簡單,成本低,安全,穩(wěn)定性好,無機械磨損;
[0037] (2)通過帶有叉指換能器的鏡頭防護罩與圖像處理裝置的結(jié)合使用,使得圖像處 理裝置處理圖像的方式簡單易行,解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的問題,能在雨 霧天氣條件下獲取目標的清晰圖像,從而提高圖像監(jiān)測的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0038] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標清晰圖像的方法,其與傳統(tǒng)解決方案相比 的優(yōu)點包括:
[0039] (1)通