一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法
【專利摘要】針對(duì)視頻監(jiān)控圖像在薄云薄霧等霧霾惡劣天氣情況下顯示不夠清楚、監(jiān)視效果差的問題，發(fā)明了一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法，涉及視頻圖像處理技術(shù)。利用離散傅立葉變換將視頻圖像變換到頻域，在頻域?qū)Φ皖l進(jìn)行截?cái)嗵幚?，利用離散傅立葉變換反變換到時(shí)域，接著應(yīng)用高頻算子捕捉視頻圖像的高頻細(xì)節(jié)信息，最后將原始圖像和高頻細(xì)節(jié)圖像相加就得到了清晰度提高的視頻圖像。本發(fā)明巧妙地應(yīng)用了圖像數(shù)據(jù)的時(shí)頻轉(zhuǎn)換特性和高頻細(xì)節(jié)提升性能，將圖像的頻域處理和時(shí)域處理有機(jī)結(jié)合，從而可以有效地調(diào)整視頻圖像的清晰度，自適應(yīng)去減弱視頻圖像中薄云/薄霧等影響，因此本發(fā)明具有較強(qiáng)的高效性和實(shí)用性。
【專利說明】一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻圖像處理的【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種視頻圖像清晰度提高的方法，以準(zhǔn) 確而清晰地顯示有云霧等干擾下的視頻圖像。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，在一些室外圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，由于在惡劣 天氣（如霧天、雨天以及夜晚光照不足等）情況下，圖像的細(xì)節(jié)已經(jīng)丟失甚至模糊不清，視 頻圖像中蘊(yùn)含的許多特征都被覆蓋或模糊，嚴(yán)重影響了監(jiān)控系統(tǒng)效能的發(fā)揮。如何還原視 頻圖像的細(xì)節(jié)信息，提高原始視頻圖像的清晰度成為室外視頻監(jiān)控系統(tǒng)處理的一個(gè)重要內(nèi) 容。
[0003] 目前視頻圖像提高清晰度的辦法主要有基于Retinex圖像增強(qiáng)方法、超分辨率圖 像重建方法和直方圖調(diào)整的方法?；赗etinex圖像增強(qiáng)方法主要根據(jù)顏色恒常理論，認(rèn) 為物體色彩不受光照非均勻性影響，具有一致性，故可將一幅影像中的照度量與散射量分 開以消除反射量對(duì)照度的影響，其關(guān)鍵是在對(duì)照度影像的估計(jì)。為了達(dá)到較好效果常采用 多尺度的方法對(duì)每一幀圖像進(jìn)行不同尺度及參數(shù)的高斯低通濾波，濾波結(jié)果取模極小提取 各幀背景信息，通過融合多幀圖像背景，獲取該時(shí)刻上視頻圖像的準(zhǔn)確背景，使用該背景進(jìn) 行Retinex算法增強(qiáng)。但是多尺度Retinex圖像清晰度增強(qiáng)方法，算法復(fù)雜度高，且估計(jì)的 背景照度影像適應(yīng)性有限。
[0004] 超分辨率圖像重建方法主要針對(duì)圖像對(duì)比度低、圖像模糊和噪聲突出的問題，采 用凸集投影的超分辨率圖像重建與增強(qiáng)算法，重建中需要不斷的迭代約束，并采用抑制噪 聲和突出細(xì)節(jié)的策略。這類方法一般需要獲取多幀視頻圖像數(shù)據(jù)，而且迭代過程復(fù)雜，有可 能不收斂。
[0005] 直方圖均衡算法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來容易，有較好的增強(qiáng)效果明，實(shí)時(shí)性好，能夠滿足 一般圖像增強(qiáng)的要求。主要應(yīng)用于光照變化條件下的圖像清晰度提高。
[0006] 綜上所述，現(xiàn)有方法對(duì)室外惡劣天氣下視頻圖像清晰度提高方法適用性有限，對(duì) 于單幀視頻圖像的清晰度提高處理不是很好，很難達(dá)到滿意的清晰度提高效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] (一）要解決的技術(shù)問題
[0008] 為解決上的問題，本發(fā)明提供了一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法，以提高視 頻監(jiān)視圖像的顯示效果。
[0009] (二）技術(shù)方案
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法，包括：利用 離散傅立葉變換將二維視頻圖像數(shù)據(jù)變換到二維頻域，并在頻域進(jìn)行低頻截?cái)嗵幚?；利?離散傅立葉反變換將低頻截?cái)嗪蟮臄?shù)據(jù)反變換得到圖像數(shù)據(jù)；利用高頻提升算子對(duì)視頻圖 像數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻提升，再將高頻提升的圖像和原始視頻圖像相加處理即得到清晰度提高的 視頻圖像。
[0011](三）有益效果
[0012] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明單幀視頻圖像清晰度提高的方法具有以下的有 益效果：
[0013] (1)應(yīng)用離散傅立葉變換提取視頻圖像的頻域信息，通過對(duì)低頻部分進(jìn)行截?cái)嗵?理而僅僅獲取視頻圖像的高頻信息，通過傅立葉反變換實(shí)現(xiàn)了圖像高頻信息的有效捕捉。
[0014] (2)應(yīng)用高頻提升的方法，對(duì)獲取的高頻信息進(jìn)行細(xì)節(jié)的提升，從而大大增強(qiáng)了視 頻圖像的高頻細(xì)節(jié)的表達(dá)能力，對(duì)場(chǎng)景有較好適應(yīng)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例單幀視頻圖像清晰度提高方法的流程圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例單幀視頻圖像清晰度提高方法中所采用的一幀視頻圖像。
[0017] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例單幀視頻圖像清晰度提高方法對(duì)圖2進(jìn)行處理后的視頻圖 像。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。在 附圖中以簡(jiǎn)化或是方便標(biāo)示，且附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通 技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無 需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0020] 本發(fā)明單幀視頻圖像清晰度提高的方法，首先利用離散傅立葉變換將視頻圖像變 換到頻域，在頻域?qū)Φ皖l進(jìn)行截?cái)嗵幚?，利用離散傅立葉反變換處理，接著應(yīng)用高頻提升算 子增強(qiáng)視頻圖像的高頻細(xì)節(jié)信息，最后將原始圖像和高頻細(xì)節(jié)提升的圖像相加就得到了清 晰度提1?的視頻圖像，從而實(shí)現(xiàn)單巾貞視頻圖像的清晰度提1?。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提出了一種視頻圖像清晰度提高的方法。圖1 為本發(fā)明實(shí)施例單幀視頻圖像清晰度提高方法的流程示意圖。如圖1所示，本實(shí)施例包括 以下步驟：
[0022] 步驟A :獲取一幀視頻圖像數(shù)據(jù)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例單幀視頻圖像清晰度提高 方法中所采用的一幀視頻圖像。
[0023] 步驟B :利用離散傅立葉變換將該幀的二維視頻圖像數(shù)據(jù)變換到二維頻域數(shù)據(jù)。
[0024] 此時(shí)，對(duì)于輸入圖像f(x，y)，離散傅立葉變換的計(jì)算公式表示是：

【權(quán)利要求】
1. 一種單幀視頻圖像清晰度提高的方法，其特征在于，包括以下5個(gè)步驟： 步驟1 :利用離散傅立葉變換將單幀二維視頻圖像數(shù)據(jù)變換到二維頻域數(shù)據(jù)。 步驟2 :對(duì)二維頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻截?cái)嗵幚怼? 步驟3 :利用離散傅立葉反變換將低頻截?cái)嗪蟮念l域數(shù)據(jù)變換為二維高頻圖像數(shù)據(jù)。 步驟4 :利用高頻提升算子對(duì)二維高頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻提升。 步驟5 :將原始圖像和高頻提升的圖像相加處理。
2. 如權(quán)利要求1所述的提高方法，其特征在于，所述步驟1中離散傅立葉變換的計(jì)算方 法是，對(duì)于輸入的視頻圖像f(x，y)，用公式表示是：
M-I 其中，X表示圖像的橫向坐標(biāo)位置，y表示圖像的縱向坐標(biāo)位置，2表示求從X=O X=O N-I 到M-I進(jìn)行求和，X為對(duì)應(yīng)的圖像的縱向像素序號(hào)，I表示求從y= 0到N-I進(jìn)行求和，y 少=0 為對(duì)應(yīng)的圖像橫向坐標(biāo)像素序號(hào)，系數(shù)j為虛數(shù)·ΤΙ?^ 為圓周率，M表示輸入二維圖像 的總行數(shù)，N表示輸入二維圖像的總列數(shù)，u表示離散傅立葉變換后的頻域橫向坐標(biāo)位置，V表示離散傅立葉變換后的頻域縱向坐標(biāo)位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于，所述步驟2的對(duì)二維頻域截?cái)嗵幚恚?令D= +V2，如果D小于3.0,貝Ij令F(u，v) = 0。如果D大于等于3.0,則F(u， V)保持不變。
4. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于，所述步驟3的離散傅立葉反變換的計(jì) 算方法是，對(duì)于輸入的二維頻域數(shù)據(jù)F(u，V)，用公式表示是： /0,7) = ·^ ? v)[cos(2;r(吾+令)）+ J· sin(2;r(^ +苦))] MN I^o MN MN 公式中的符號(hào)含義和步驟2中的公式含義相同。
5. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)整方法，其特征在于，所述步驟4的高頻提升算子，對(duì)于圖像 f(x，y)，高頻提升后的圖像HB(x，y))用公式表示是：
0表示卷積運(yùn)算。
【文檔編號(hào)】G06T3/00GK104240186SQ201310234675
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】孫彪, 李建敏, 張鵬飛 申請(qǐng)人:北京千里時(shí)空科技有限公司