低照度下vms视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法，它涉及图像与视频处理【技术领域】。它包括视频解码与低照度/微光增强器，多个视频解码与低照度/微光增强器与中心电视墙相连，多个视频解码与低照度/微光增强器均通过一级交换机分别与二级交换机、IP交换机、主控中心管理主机相连；其预检测方法为：(1)依据“正常光图像比低照度/微光图像有较高对比度，并有较多的较高对比度值的区域”的规律，提出直方图对比度统计比较判别法；(2)依据“低照度/微光视频比正常光照视频平均亮度较低，提出直方图亮度统计比较判别法。本发明完全兼容原先视频编码器功能，并增加了低照度/微光增强预判决与清晰化处理功能。
【专利说明】低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是图像与视频处理【技术领域】，具体涉及一种低照度环境下VMS视频 清晰化处理网络体系架构与预检测方法。
【背景技术】
[0002] 伴随着国民经济的发展，VMS已经广泛应用于公安、交通、金融、国防、居民小区乃 至一切注重安全的领域。但是，在低照度/微光（如夜幕下）下，部分监控视频模糊不清， 失去应有的"可视化"作用，因此，非常需要VMS支持一种设备和技术，能够将这些模糊不清 的视频清晰化，根据调查研究表明，现有VMS对新技术的需求包括：
[0003] (1)不宜大量改动原有VMS基本架构，必须兼容原有系统所有功能，原则上在原有 功能基础上"只做加法不做减法"，做成原有系统的增强版。即新系统仅仅增加面临微光视 频的清晰化处理功能，但不改变原先系统任何功能与性能；
[0004] (2)能够适应大量现有VMS不同类型的接口、视频编码格式、不同的分辨率规格以 及不同的码率要求，适应系统从原有标清或DVD规格向高清与智能化升级增强；
[0005] (3)系统增加的设备在对低照度/微光视频清晰化处理过程中，在高清规格（720p 或1080p)下帧率应达到实时要求（等于或大于25f/s)。
[0006] 图1是现有典型的VMS网络体系结构，概括来说，该体系结构的主要目标，是保证 来自各方的视频信号，包括左侧本地监控区域（如小区监控），右侧通过互联网的广域监控 域，下方监控中心的三大基本服务器包括管理、转发、存储的视频流能顺畅地汇聚并实时表 现在上方的"中心电视墙"中。我们将图1的VMS分为三个子系统来分析：⑴信源子系统， (2)信道与传输子系统，（3)信宿子系统。为了提升网络系统功能与性能，首先需要揭示视 频信号从源到端的本质特征，提出优化的VMS控制方法，从而提高视频运行效率，增强可靠 性。
[0007] VMS从视频信号的原始采集端取得原始视频信号，视频信源编码在国际上已经形 成包括ITU-T和ISO两大组织的许多标准，诸如H. 261，MPEG1，MPEG2，H. 263，MPEG4和H. 264 等，都在不同时期的VMS系统中有应用，尽管上述视频编码标准在帧间编码的运动估值和 窗口变化方面差别甚远，所能达到的技术性能差别也很大，但在帧内编码部分，其基于DCT 的核心技术，均依照下列公式：
[0008]
【权利要求】
1. 低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法，其特征在于，包括视频 解码与低照度/微光增强器，多个视频解码与低照度/微光增强器与中心电视墙相连，多个 视频解码与低照度/微光增强器均通过一级交换机分别与二级交换机、IP交换机、主控中 心管理主机相连；预检测方法采用输入图像/视频用物体的入射光及其反射光的乘积来表 示： f (x, y) = i (x, y) Xr (x, y) 上式中f(x，y)是图像/视频的亮度值，其中i(x，y)是入射照度分量，r(x，y)是反射 分量，一般入射光照度成分被看作低频信号，而反射光成分被看作高频信号，高频信号决定 自然物体原貌；入射光照到物体表面的能量受限，反射分量则是在入射总能量前提下，自身 吸收了一部分同时又反射了一部分，一般低照度基本现象是指反射光成分比较弱，它反映 目标物体自身吸收了几乎全部光或者入射光本身非常弱； 当VMS接收到输入的外界图像/视频时，首先需要判断视频场景是否属于低照度/微 光特性，以便进行下一步清晰化处理，判别步骤为： (1) 依据"正常光图像比低照度/微光图像有较高对比度，并有较多的较高对比度值的 区域"的规律，提出直方图对比度统计比较判别法； (2) 、依据"低照度/微光视频比正常光照视频平均亮度较低，或前者比后者具有较多 的低亮度值区域"的规律，提出直方图亮度统计比较判别法。
2. 根据权利要求1所述的低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法， 其特征在于，在视频解码端完成解码的同时，需要判断输入的视频信号是否属于低照度/ 微光状态，方法步骤为： (1) 、对输入视频信号预处理，输入的视频信号可能有色差，需要做色调均衡以使处理 结果更有质量保证； (2) 、低照度/微光检测与判断，微光的特征是像元总体与平均亮度很低，快速对视频 信号统计分析，在亮度低于设定门限时，即可判定为微光环境； (3) 、低照度/微光处理，根据人眼感知规律，利用光辐射场原理，自适应调节视频图像 的亮度及细节勾勒，实现白天到夜间照度变化时监控的无缝转换，利用胶片冲印清晰化原 理，在快速提升亮度的同时，保持好图像的细节和色彩； (4) 、后处理方法，增强处理后有必要利用图像的局部方差进行自适应的精细尺度滤 波，有效地保持图像的对比度和边缘信息，提高视频感官质量。
3. 根据权利要求1所述的低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法， 其特征在于，所述的步骤（1)中所谓低照度/微光图像基本现象是"黑幕中尚存微弱亮光， 但依稀难辨物件"，对于同一个VMS监控场景，在正常光照条件和低照度/微光两种条件分 别成像试验，通过观察并总结其规律可知，由两者分别成像f(x，y)的直方图统计表明，低 照度/微光条件下其对比度Cw很小，而且具有一定对比度的区域也很少，即许多区域几乎 没有对比度（像元值近乎于零）；或者换个说法，即"正常光照图像比低照度/微光图像有 较高对比度，并有较多的对比度区域";由此，可以明确判断VMS监控区域采集的视频是否属 于低照度/微光状态。
4. 根据权利要求1所述的低照度下VMS视频清晰化处理网络体系架构与预检测方法， 其特征在于，所述的步骤（2)中对于同一个VMS监控场景，在正常光照条件和低照度/微光 两种条件分别成像试验，通过观察并总结其规律可知，由两者分别成像f(x，y)的直方图亮 度分布统计表明，低照度/微光条件下其亮度值Lw很低，而且具有较高亮度值的区域也很 少，大部分区域亮度值很低；或者换个说法，即"正常光照图像比低照度/微光图像有较高 亮度值，并有较多的较高亮度值区域";由此，可以明确判断VMS监控区域采集的视频是否属 于低照度/微光状态。
【文档编号】H04N5/21GK104092924SQ201410184137
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】朱山, 朱光喜 申请人:武汉博睿达信息技术有限公司