图像传感技术中的图像信号处理

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1、万方数据囤口曩卫丑汪强莲遁图像传感技术中的黎洪宋：深圳中兴力维技术有限公司，工程师，广东深圳，518057摘要：图像信号处理技术的研究和应用在安防领域具有很重要的意义。介绍数字图像信号处理的线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制、自动聚焦控制等基本功能，并对比分析深圳中兴力维技术有限公司提出更有针对性的处理功能，如：5D数字降噪功能、背光补偿功能、宽动态功能、强光抑制功能、实时视频透雾功能、电子防抖功能、低照度获取清晰图像等。关键词：图像质量；图像传感技术；图像信号处理技术；视频监控0引言随着计算机与网络技术的发展，目

2、前视频监控已经发展到基于IP网络的全数字监控时代，进入第三代全数字网络视频监控时代。这个时代的代表产品以IPC、NVR为主。但是这些数字产品受恶劣天气(雾、雨、风、光等)和监控系统自身技术条件的限制，视频图像往往达不到理想效果，图像质量不稳定导致对识别、取证、事件分析等操作造成困难，使系统无法正常应用。因此，图像信号处理技术的研究和应用在安防领域具有很重要的意义。一82．人们对监控图像质量的要求越来越高，提升监控图像的实用价值已经成为社会向整个监控行业提出的新要求，智能化和高清化加快了数字图像处理技术研发进程，图像信号处理技术也在这样的

3、市场需求下不断演进。数字图像信号处理的主要作用是对前端图像传感器输出的信号做后期处理，其基本功能有线性纠正、噪声去除、坏点去除、内插、白平衡、自动曝光控制、自动聚焦控制等。深圳中兴力维技术有限公司(简称力维)提出了一些更有针对性的处理功能，如3D数字降噪功能、背光补偿功能、宽动态功能、强光抑制功能、实时视频透雾功能、电子防抖功能、低照度获取清晰图像的功能等。这些特性功能大多是力维根据实际场景的需要而设计的，应用效果更好。1基本功能图像信号处理的基本功能是一台摄像设备能输出清万方数据晰图像的基本保障。下面重点介绍噪声去除、自动白平衡、自动

4、曝光控制、自动聚焦控制，其中后3个功能就是图像信号处理经常提到的3A处理功能。1．1噪声去除数字图像的噪声主要来源于图像的获取(数字化过程)和传输过程。图像传感器的工作情况受各种因素的影响，如图像获取中的环境条件和传感元器件自身的质量。例如，使用CMOS照相机获取图像，光照程度和传感器温度是生成图像中产生大量噪声的主要因素。同时当信号经过ADC时，又会引入其他一些噪声。这些噪声会使图像整体变的模糊，而且丢失很多细节，令人眼难以接受。所以需要对图像进行去噪处理，以去除这些干扰。传统的空间去噪方法有均值滤波和中值滤波。均值滤波能够有效地平滑

5、噪声，但同时会将边缘变模糊。为尽量避免这个问题，通常用较小的滑窗(如3×3像素或5×5像素)对图像进行操作。中值滤波法与均值滤波法操作过程类似，所不同的是中值滤波法用滑窗内所有像素值的中间值代替滑窗中心的像素值。同样，这种方法在平滑噪声的同时将使边缘模糊，并会丢失细小的线性特征。5×5像素的中值滤波器将导致可观的边缘模糊。传统的空间去噪方法都是在RGB彩色空间中进行的，需要三维的图像数据，对RGB三基色分别进行滤波，需要完整的RGB．三色值，即需要对bayer型模式的数据进行内插之后的图像。这种方法虽然能够提高滤波效果，但是会占用过多的

6、硬件资源，鉴于此，有人提出一种基于bayer型模式的双边自适应滤波器。该滤波器仅需对二维灰度图像进行滤波处理，它的硬件资源消耗可以减小为前者的1／3。双边自适应滤波器不仅对各类噪声有良好的滤除能力，还能使图像中的细节得到很好保留。1．2自动白平衡技术物体反射出的光的彩颜色视光源色彩而定，人眼之所以把一些物体看成白色，是因为人的大脑可以侦测并且更正这样的色彩改变。因此。不论在阳光、阴霆天气、室内或荧光下，人们所看到的白色物体颜色依旧。比如在钨丝灯下呆久了，并不会觉得钨丝灯下的白纸偏红，如果突然把日光灯改为钨丝灯照明，就会觉查到白纸的颜色偏

7、红了，但这种感觉也只能够持续一会儿。CCD、CMOS传感器并不能像人眼那样具有适应性，所以如果照相机的色彩调整同景物照明的色温不一致就会发生偏色。为了贴近人的视觉标准，必须模仿人类大脑并根据光线调整色彩，也需要自动或手动调整白平衡达到令人满意的色彩。白平衡是针对不同色温条件，通过调整使拍摄出来的图像抵消偏色，更接近人眼的视觉习惯。白平衡可以简单地理解为在任意色温条件下，相机镜头所拍摄的标准白色经过相关算法调整，使之成像后仍然为白色。自动白平衡的主要算法可以分为基于单幅图像的简单像素级统计的方法、GAMUT—based方法、基于多幅图像学

8、习的方法几类。其中基于单幅图像的简单像素级统计的方法是目前可以满足实际工程中实时需求的方法。该方法主要有灰度世界算法、自动搜索白点白平衡算法、最大RGB算法等。灰度世界自动白平衡和自动搜索白点白平衡有各自的