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1、监控图像模糊高清新技术解决时间:2012-12-10 10:01:18清晰、通透的画质能让人赏心悦目？逼真的色泽还能提升监控人员的心绪 ？旦现实是？图像模 糊不清的情况却常有发生？而最为恼人的事是面对模糊图像 ？监控人员却丈二和尚摸不着头脑？ 不知如何摆弄。造成图像模糊的原因多种多样？有设备自身原因？也有环境因素？只要一个环节处理不当？图 像模糊就在所难免。对经验老到的工程商来说？解决图像模糊并非难事？仅通过图像的症状就可判断岀问题岀在哪里？然后对症下药；而对新手来说？确是不易。随着安防行业的持续高速发展 ？ 技术也日新月异？不断衍生的新技术或从其它行业引入的技术？都对安防从业者带来挑战？尤其
2、是数字高清 监控?造成图像模糊的因素更多？处理起来也更麻烦？寸模糊图像？即便再老到的技 术人员也很难判断其问题所在或知道问题却由于技术原因而望而却步。图像模糊？寸监控？尤其高清监控是一个硬伤。天地伟业数码科技有限公司产品经理瞿关 明介绍：随着数字图像技术的发展和市场需求的推动 ？莫糊图像处理技术的研究一直没有中断 过。新的数字处理技术和设备不断岀现？同时行业对图像清晰度的要求不断提高 ？ 莫糊图像处 理技术也在不断进步。模糊图像处理技术应用领域非常广泛肌乎有数字图像的地方都可能应 用到模糊图像处理技术。”本文将就模糊图像产生的原因及其解决办法试做一番探讨。环境制约摄像机成像是一个复杂的过程？是
3、一个对光的再还原过程：监控场景反射的光从摄像机镜 头投射到感光元件上？再经光电转换和处理？最后摄像机输岀电子图像？之后再经显示设备处理 转换成可显现的光图像。从其成像原理和过程可知淇离不开光？光成了图像成像的第一要素？没有光也就没有图像。从各种监控中不难看岀？光照好的时候滥控画面清晰泡彩鲜艳；但若光照突然黯淡下来？图像画面即刻随之失色。如果到傍晚？照度严重不足时？图像即会岀现噪点、雪 花、拖尾、马赛克等各种类的图像模糊症状；若当环境中的照度接近或达到零时 ？摄像机镜头捕 捉不到光？监控画面即表现为一幅布满噪点的雪花屏”。环境的光照状况决定了摄像机成像的好坏。为解决光照问题？工程商通常会通过环境
4、补光来提升监控场景的照度？从而提升图像画质。补光办法常会有如下二类：?外部加装辅助可见光源：使用可见光照明技术难度低？安装及应用快捷？这是模拟监控常用 的办法?在其它技术尚未成熟的情况下？采用加装辅助可见光照明是最为直接也是最行之有效 的方法；在数字高清监控的今天？在较多的监控场所？仍沿用此最直接最为有效的办法 ？如煤矿井 下等；？增设非可见光源：现在常用到的非可见辅助光源有两种 ？一是红外光？随着红外发光技术的 成熟?尤其是红外LED灯技术的成熟？使得应用于摄像监控更加方便？使用寿命更长？从而可让摄 像机不受环境照度影响？实现24小时不间断监控；二是激光？与红外光一样？都是直接安装于摄像 机
5、上的主动式光源？但激光的聚焦性更好？成像距离也比较远。环境光照情况是万变的？不同地点、不同时间都会不一样 ？要实现高清成像就必须营造一个 有利于成像的环境胱照不足时须为其提供辅助光源；同时还要处理好摄像机与环境的关系 ？如选择恰当安装位置以避免逆光等。突破与生俱来的缺陷无论是可见光还是不可见光？补光仅是成像环节中的一部分？若要实现高质量图像呈现？还 需从摄像机自身来提升。摄像机清晰成像实际上是各个元器件协调合作的结果？ 壬一部分的不足或缺失都会对成像质量造成极大的影响。提高镜头质量镜头是光成像过程的第一步？由镜头造成的图像模糊现象比较多 ？通常有如下几种：?镜头清晰度：与模拟视频监控不同？高清
6、摄像机的分辨率各不相同？其对镜头的要求也不一 样?如200万的高清摄像机？采用130万像素镜头？其成像质量自然不足？所以镜头清晰度如果与 摄像机不匹配？画质就达不到预期的效果。当然?匹配还包括镜头与感光器尺寸的配合 ？这与模拟 监控是相同的；?通光量：通光量对图像画质的影响也是非常大？其主要有表现在照度不足的傍晚、夜间。当镜头难以获得足够的光线？会造成图像画面模糊？噪点增多？对运动物体的抓拍有拖尾等。因 此?夜间监控摄像机采用大口径镜头是较好的选择？以便在低光照环境下？大口径镜头能获取较多的光线？有助于提升图像清晰度；？聚焦：失焦模糊是常见的图像模糊现象。在实际监控中？如对固定镜头应用？摄像机
7、的拍摄 方位或监控物体移动？聚焦点都有可能随之改变？从而岀现失焦情况？这时只有重新聚焦才能解 决此类问题；一体机采用自动聚焦镜头？如果制作工艺不够精良 洎动聚焦也容易岀现偏差？造成 失焦模糊；？镜面：目前市场上大多数镜头都是球面镜头。艾博信科技 （北京）有 限公司总经理杜建英 认为：在标清级别上？国产和进口镜头无论工艺还是画质效果 ？都已经相差无几？隹一的差距就 是在夜晚红外焦平面矫正上？国产镜头没有采用非球面技术。夜晚光照不足时 ？基于球面镜头 的图像清晰度大大下降？这是低端项目中普遍存在的现状。当前 ？如何快速地将IR非球面镜头 国产化、低成本化？以便能够大量的低端项目用的起、用得上。 ”
8、采用球面镜头？除夜间效果不 佳外?还容易岀现边缘清晰度不高、画面有畸变等现象 ；？特殊镜头：常指透雾、透雨、透粉尘等特殊场所专用的镜头？据山东神戎电子股份有限公司智能视频部部长姜伟介绍：大气中的颗粒对光波的散射与光波的波长有关？光波长越短？散射越厉害？当光波波长增加时？在雾雨雪中的穿透能力越强。对于白天彩色成像 ？中心波长在 500nm左右;使用800nm以上近红外光成像 淇成像效果比普通摄像机增加一倍以上。”这些镜头利用近红外长波光线（700nm-950nm河绕射微小颗粒？并采用近红外滤色片、镀膜技术及电子 图像增强技术？将会大幅提升监控距离及图像清晰度。研发高感光元件如果将镜头比作人的眼睛
9、？那么感光元件就是人眼的视网膜 ？所有光线在其上被映射转换成电子图像？再经摄像机后端处理形成直观的图像视频流。以往？通常采用CCD作为感光元件？随着感光元件技术的发展和高清化监控的推动？CMOS也被越来越多地投入到监控应用中来。安讯士网络通讯有限公司解决方案经理邹毓帆坦言：过去?CCD的监控效果要比CMOS好?尤其是夜间?但CMOS通过这几年的发展？性能有了极大的飞跃观在还岀现了一些特殊应用场合 的CMOS。这些技术产品就是专门为增强光敏性而设计的？CMOS可 以做到更高的集成度？随着技术的发展？它的光敏性将更加好。可以预见？未来监控的发展？CMOS或将成为主流。所以现 在已经很难说夜间效果
10、CCD与CMOS谁更好。”传感器像素数的多少？关乎到图像画质的清晰度。图像模糊很大一部分是由于视频源清晰 度不够造成的？比如CIF、QCIF等?像素低？再经AD/DA处理后？会损失部分信息？图像清晰度自 然会更低。在高清需求下？感光元件正向着高清化发展？现在？130万、200万像素传感器已经成 为主流？300万、400万、500万、800万甚至更高的像素产品也不鲜见 ？它们能提供更高清的画 质?为高清呈现提供了良好视频源。另外?针对异常应用环境？还岀现了背照式传感器等特殊感光技术。在传统CMOS感光元件 中?感光二极管位于电路晶体管后方 ？进光量会因遮挡受到影响。所谓背 照式CMOS就是将它
11、掉转方向？让光线首先进入感光二极管？从而增大感光量？提高传感器的信噪比湿著改善低光照 条件下的拍摄效果。由于背照技术不受金属线路和晶体管的阻碍？开口率（光电转换部分在一个像素中所占的面积比例）可提高至近100%？与以往1.75 间隔的表面照射产品相比？背面照 射产品在灵敏度（S/N）上具有很大优势。索尼的 ExmorRCMOS传感器是此类产品的典型代表。此外?传感器的安装工艺对清晰成像也有着紧密联系 ？在应用中？常发现这样一些问题？由于 传感器安装不平衡？所呈现的画面一侧的清晰度很高 ？而另一侧却显现模糊不清？这种情况？要解 决图像模糊问题？就只有更换摄像机或让厂家调整传感器的安装位置了。提升
12、芯片处理能力芯片是摄像机的核心部件？摄像机传感器在将光图像转换成电子图像后都须在DSP处理后才从后端发射岀去淇承载了图像处理与分析、编解码压缩等大量工作？如果是智能设备？还会嵌入大量的智能分析算法？进入高清监控时代？其作用更为凸显。现在芯片不但要处理高清视频 流?还要对高清数据进行分析？无形中又增加了运算量？在庞大的数据处理面前？芯片的性能常 会显得捉襟见肘。上海普赛顿计算机技术有限公司技术支撑部工程师张宇帆认为？目前安防设备芯片？比如摄像机的 DSP芯片处理能力远没有达到 PC机般强大？很多应用无法精细处理？而 且这些处理工作也无法完全靠机器就能实现 ？还需要人工干预？所以安防产品还不能在如
13、刑侦 图像处理中得到广泛应用。处理视频流需要启动各种算法和程序 ？单就智能分析应用来说？常用的智能分析处理器芯 片仅能处理1路高清或4路D1视频流？通常一台智能分析设备会嵌入 4-8种智能分析算法?但 在运行时？最多只能同时运行4种智能分析算法？可见？在其有限的处理能力下？芯片是很难完成 对模糊图像的检验和矫正。虽如此 ？许多专业 人士对此仍是抱着积极观点的？安讯士邹毓帆认 为：数字化的发展最主要就是摄像机芯片性能的提升？从而实现各种视频处理应用？比如可处理高清、高帧率传输的视频流？或处理更加复杂的图像。”安讯士基于此一直致力于高性能处理 芯片的研发？邹毓帆进一步介绍：“安讯士）芯片的开发完全
14、遵循 HDTV标准?这让我们的研发有 依据?也使得芯片对提升图像清晰度上有保障；另外?还提升了摄像机实时性、抑噪等的处理效 果;同时?现在的芯片还可以嵌入包括智能分析在内的各种应用。”一句话概括就是？努力提升芯片的处理能力？使其在模糊图像的检测及处理上发挥岀更大的作用。保持传输顺畅图像在传输过程中？造成图像模糊通常有以下两种情况：?干扰模糊：山东神戎的姜伟认为？选择何种介质和设备传送图像和其它控制信号将直接关 系到监控系统的质量和可靠性。一般来说 ？距离在二、三百米以内？并且无环境干扰、布线空间 大的场所？可以考虑使用常规的视频同轴电缆；当传输距离在56百米以上及12公里以内？ 或环境干扰大、
15、布线要求紧凑的场所河考虑使用网络用超五类双绞线；如距离更远时？光纤就是 必然的选择了 ？而光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式？言号质量好、稳定性高。而尤以非压缩数字图像光端机效果最好 ？非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输效果（信 噪比大于60dB?微分相位失真小于2微分增益失真小于2%）?达到了广播级的传输质量？并且图 像传输是全实时的；?传输堵塞：这在网络传输中较为常见 ？如果传输带宽较窄？而传输的数据流又比较大时?造 成数据无法顺畅传输湿示器画面中的图像即表现岀 马赛克、画面停止、画面跳跃等？如果是由 此原因造成图像模糊？那只能或提升传输带宽或降低监控图像分辨率和帧率了。显示
16、端也要匹配受分辨率的限制 湿示的图像效果也会不一样。如果摄像机输岀的图像分辨率大于显示器的分辨率或显示设备锐度不够、动态范围较差等 ？都有可能岀现图像被截屏（如960H分辨率的 图像?如果没有相应分辨率的显示器？所用显示器的画面为被切除后的图像）、画面不清晰（标清 显示器是无法将高清图像的细节呈现的）、图像变形等现象？其中画面不清晰和变形最为常见 ？ 此种情况下？最佳的解决方案就是更换相应分辨率的显示设备。从摄像机成像到实现高清显示是一个综合作用的过程？各步骤间需协同合作才能实现图像的优化？每一个部件都是关键？缺一不可。因此？一个好的摄像机？首先要确 保自身硬件是优良的 ？这样才能从信号源头上降低图像的模糊程度。尽管目前从摄像机到传输？再到显示设备？仍不能 满足人们对高画质呈现的要
