基于图像处理的数字化智慧道路监控系统的制作方法

本发明涉及图像处理，具体涉及一种基于图像处理的数字化智慧道路监控系统。

背景技术：

1、随着科技的不断进步和道路交通的日益繁忙，道路监控系统已经成为提高道路交通安全的重要工具。在利用道路监控系统进行道路交通安全监控时，监控视频中的噪声对于监控视频的质量有着较为严重的影响，例如摄像头拍摄的图像受到如天气条件、车流量和光照等影响会产生不同的噪声，这些噪声会导致图像模糊、细节丢失等情况，给道路监控和分析带来困难。

2、现有技术中对于道路监控视频进行去噪时通常采用逐帧基于滤波的方式，虽然可以去除噪声，但是由于逐帧进行分析，未考虑监控视频帧之间的时序连续性，同时忽略了引导帧的质量也会对最终的去噪效果产生影响，进而导致监控视频最终的去噪效果不好，无法完成更加有效的道路监控。

技术实现思路

1、为了解决滤波过程中未考虑监控视频帧之间的时序连续性，同时忽略了引导帧的质量问题，导致监控视频最终的去噪效果不好，无法完成更加有效的道路监控的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于图像处理的数字化智慧道路监控系统，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提供了一种基于图像处理的数字化智慧道路监控系统，所述系统包括：

3、监控图像帧采集模块，用于根据道路监控视频获得多个监控图像帧；

4、目标图像帧聚类模块，用于基于时序将预设数量的监控图像帧作为目标图像帧；根据每个所述目标图像帧中所有边缘像素点的分布情况获得每个目标图像帧的结构特征参数；根据时序上相邻目标图像帧的结构特征参数的差异获得相邻目标图像帧的结构相似性；根据每个目标图像帧与相邻目标图像帧的所述结构相似性获得每个目标图像帧的时序联系参数；根据所述时序联系参数对所有目标图像帧进行聚类获得多个目标图像帧聚簇；

5、类别引导帧获取模块，用于根据每个目标图像帧聚簇中每个目标图像帧的相对信息丰富度、相对噪声携带量以及相对图像对比度，获得帧质量指标；根据每个所述目标图像帧聚簇中所有目标图像帧的帧质量指标筛选出每个目标图像帧聚簇中的引导帧；

6、目标图像帧去噪模块，用于根据所述引导帧利用引导滤波对所属目标图像帧聚簇中的目标图像帧进行去噪，获得去噪后的监控图像帧；

7、道路监控模块，用于根据所有所述去噪后的监控图像帧进行道路监控。

8、进一步地，所述结构特征参数的获取方法包括：

9、所述结构特征参数包括斜率特征参数以及截距特征参数；

10、根据每个所述目标图像帧的所有边缘像素点的分布情况对所有所述边缘像素点进行直线拟合，获得拟合直线的斜率和截距；

11、将所述拟合直线的斜率作为对应目标图像帧的斜率特征参数；

12、将所述拟合直线的截距作为对应目标图像帧的截距特征参数。

13、进一步地，所述结构相似性的获取方法包括：

14、将时序上相邻两个目标图像帧中前一个目标图像帧与后一个目标图像帧的斜率特征参数的比值作为斜率相似性；

15、将时序上相邻两个目标图像帧中前一个目标图像帧与后一个目标图像帧的截距特征参数的比值作为截距相似性；

16、将时序上相邻两个目标图像帧对应的所述斜率相似性与截距相似性相加并求均值，作为所述相邻两个目标图像帧的所述结构相似性。

17、进一步地，所述时序联系参数的获取方法包括：

18、将每个所述目标图像帧与距离最近的两个目标图像帧的结构相似性的平均值减去1后进行负相关映射并归一化，作为每个所述目标图像帧的时序联系参数。

19、进一步地，所述目标图像帧聚簇的获取方法包括：

20、基于时序从第一个目标图像帧开始，将所述目标图像帧的时序联系参数进行累加，当累加的值第一次等于或者大于预设聚类阈值时，得到一个目标图像帧聚簇；依次完成所有目标图像帧的聚类，获得多个目标图像帧聚簇。

21、进一步地，所述相对信息丰富度、相对噪声携带量以及相对图像对比度的获取方法包括：

22、获得每个所述目标图像帧的图像信息熵、信噪比以及图像对比度，所述图像信息熵为灰度值信息熵；

23、将每个所述目标图像帧聚簇中每个目标图像帧与其他目标图像帧的图像信息熵的差值的平均值作为每个目标图像帧的所述相对信息丰富度；

24、将每个所述目标图像帧聚簇中每个目标图像帧与其他目标图像帧的信噪比的差值的平均值作为每个目标图像帧的所述相对噪声携带量；

25、将每个所述目标图像帧聚簇中每个目标图像帧与其他目标图像帧的图像对比度的差值的平均值作为每个目标图像帧的所述相对图像对比度。

26、进一步地，所述帧质量指标的获取方法包括：

27、将每个所述目标图像帧的所述相对信息丰富度与相对图像对比度相乘后，与相对噪声携带量的比值作为每个目标图像帧的所述帧质量指标。

28、进一步地，所述引导帧的获取方法包括：

29、获取每个所述目标图像帧聚簇中所有目标图像帧的帧质量指标组成的帧质量序列；

30、将所述帧质量序列中最大的帧质量指标对应的目标图像帧作为所属目标图像帧聚簇的引导帧。

31、进一步地，所述去噪后的监控图像帧的获取方法包括：

32、将每个目标图像帧聚簇中的每个所述目标图像帧分别作为一个独立图像；将每个所述目标图像帧聚簇中的所述引导帧作为所属目标图像帧聚簇中所有所述独立图像的导向图；

33、利用引导滤波算法并结合所述导向图对所有所述目标图像帧聚簇中的目标图像帧进行滤波，获得去噪后的监控图像帧。

34、进一步地，所述根据所有所述去噪后的监控图像帧进行道路监控包括：

35、根据时序将所述去噪后的监控图像帧进行排列并整合成高质量的监控视频，根据所述高质量的监控视频进行道路监控。

36、本发明具有如下有益效果：

37、本发明的主要目的在于对道路监控视频进行去噪以便于完成更加有效的道路监控，由于对监控视频进行去噪通常是基于图像帧来完成，所以首先基于监控视频获得多帧监控图像帧；由于相邻的监控图像帧之间具有联系性，所以本发明获取了预设数量的目标图像帧，并且基于利用引导滤波对监控视频进行去噪时引导帧与待滤波帧需满足结构一致，进一步获取了相邻的目标图像帧之间的结构相似性，结构相似性是基于目标图像帧中边缘像素点的分布情况获得的，因为边缘像素点的分布情况可以表征出每个目标图像帧的结构特征；进而可以完成目标图像帧的时序联系参数的量化，但是由于帧数相差较大时，帧之间的联系性会变小，故基于时序联系参数对目标图像帧进行聚类获得多个目标图像帧聚簇，目的在于可以将具有相似结构的帧分到一个聚簇中，进而提高后续滤波的效果；由于引导滤波需要引导帧，同时引导帧的质量也对最终的去噪效果有极大的影响，故基于多项指标获得每个目标图像帧的帧质量指标，进而可以筛选出每个聚簇中最合适目标图像帧作为引导帧；然后利用引导滤波完成高质量的去噪过程，获得去噪后的监控图像帧，实现了更加有效的道路监控。