一種雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)及方法，尤其設(shè)及一種雨霧天氣條件下 獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前圖像監(jiān)測(cè)在許多領(lǐng)域被應(yīng)用，例如電力設(shè)備圖像監(jiān)測(cè)，其采用圖像處理技術(shù) 極大地提高了工作效率，并保障了人身安全。然而，在雨霧天氣條件下，獲取的目標(biāo)圖像模 糊不清，對(duì)比度降低，給監(jiān)測(cè)帶來(lái)很大困難。
[0003] 在傳統(tǒng)的解決辦法中，基于純圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域中難W找到一套通用的算法， 其應(yīng)用范圍存在較大的局限性，而基于雨霧物理模型的圖像復(fù)原技術(shù)算法復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 能在雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)的清晰圖像，從而提高圖像監(jiān)測(cè)的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法，該方法 能在雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)的清晰圖像，從而提高圖像監(jiān)測(cè)的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0006] 根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系 統(tǒng)，其包括：
[0007] 圖像采集裝置，其采集圖像；
[000引鏡頭防護(hù)罩，其罩設(shè)于所述圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)，所述鏡頭防護(hù)罩的內(nèi)側(cè)設(shè) 有叉指換能器，所述叉指換能器將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波，W驅(qū)動(dòng)滴落在鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的 水滴沿著鏡頭防護(hù)罩向下運(yùn)動(dòng)；
[0009] 圖像處理裝置，其與所述圖像采集裝置連接，W對(duì)圖像采集裝置采集的圖像進(jìn)行 處理；
[0010] 圖像監(jiān)控裝置，其與所述圖像處理裝置連接，W接收?qǐng)D像處理裝置處理完成的圖 像。
[0011] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)，通過(guò)裝有叉指換能器的 鏡頭防護(hù)罩將圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)采光通道中附著的水滴去除，從而消除水滴對(duì)鏡頭 采光的影響，通過(guò)圖像處理裝置對(duì)圖像采集裝置采集的圖像進(jìn)行處理，該處理通常是針對(duì) 雨霧對(duì)鏡頭采光的影響而進(jìn)行的算法處理，之后傳輸給圖像監(jiān)控裝置。該系統(tǒng)通過(guò)裝有叉 指換能器的鏡頭防護(hù)罩和圖像處理裝置的結(jié)合，解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的 問(wèn)題，能在雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)的清晰圖像，從而提高圖像監(jiān)測(cè)的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0012] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)中，所述鏡頭防護(hù)罩的主 要作用是避免水滴污染相機(jī)鏡頭;所述叉指換能器的主要作用是將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波， W驅(qū)動(dòng)滴落在鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的水滴向下運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到清洗鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的效果，盡 量減少水滴或其它雜物對(duì)鏡頭采光的影響。
[0013] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)中，所述圖像 處理裝置接收?qǐng)D像采集裝置采集的對(duì)于同一目標(biāo)在不同時(shí)間的T幅圖像，所述圖像處理裝 置將T幅圖像疊加，得到各像素點(diǎn)的值為
；其中，Nt(x，y)表示序號(hào)為t 的圖像中的各像素點(diǎn)的雨霧分量，St(x，y)表示序號(hào)為t的圖像中各像素點(diǎn)的目標(biāo)分量，t表 示圖像的序號(hào)，其與時(shí)域相關(guān)，（x，y)為像素點(diǎn)的坐標(biāo)，與空域相關(guān);然后圖像處理裝置對(duì)所 有像素點(diǎn)在時(shí)域上求均值，得到單幅均值圖像，所述單幅均值圖像中各像素點(diǎn)的值為No+So
(x，y)，其中No近似的等子 圖像處理裝置濾除 9 單幅均值圖像中No,得到僅包含目標(biāo)分量SoU, y)的圖像，然后傳輸給所述圖像監(jiān)控裝置。
[0014] 上述方案中，所述圖像處理裝置通過(guò)上述方式對(duì)圖像采集裝置采集的圖像進(jìn)行處 理，W濾除雨霧對(duì)圖像的影響，得到進(jìn)一步清晰的目標(biāo)圖像，其原理是:首先圖像采集裝置 獲取同一目標(biāo)在不同時(shí)間的T幅圖像，通常是在一定時(shí)段內(nèi)快速連續(xù)地拍照獲取，所述T幅 圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)的值均包含雨霧分量NtU, y)和目標(biāo)分量St(x，y)，其中t表示圖像的序 號(hào)，與時(shí)域相關(guān)，（x，y)為像素點(diǎn)的坐標(biāo)，與空域相關(guān)。由于雨霧具有時(shí)域動(dòng)態(tài)性，所述T幅圖 像中同一像素點(diǎn)在不同時(shí)刻的值具有時(shí)域隨機(jī)分布特性，所述雨霧分量Nt(x，y)即為干擾 目標(biāo)分量St(x，y)的背景噪聲。將所述T幅圖像疊加得到各像素點(diǎn)的值為
[0016] 所述T幅圖像疊加 W后，各像素點(diǎn)的雨霧分量趨于相同，即近似為一常 t=I 數(shù)，記為T(mén)No。由于目標(biāo)通常具有靜止特性，所述T幅圖像中同一坐標(biāo)的像素點(diǎn)具有等值的目 標(biāo)分量，記為SoU,y)，則同一坐標(biāo)的像素點(diǎn)在所述T幅圖像疊加 W后的目標(biāo)分量值為T(mén)SoU, y)。對(duì)所述T幅圖像疊加下所有像素點(diǎn)在時(shí)域上求均值得到單幅均值圖像，則該單幅均值圖 像中各像素點(diǎn)的值為No+So(x，y)。所述單幅均值圖像中，雨霧分量No在空域上表現(xiàn)為零頻分 量，通過(guò)純圖像處理技術(shù)將其濾除，得到僅包含目標(biāo)分量So (X，y)的圖像。
[0017] 更進(jìn)一步地，上述雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)中，所述圖像處理裝 置還采用直方圖均衡算法將所述僅包含目標(biāo)分量So(x，y)的圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，W增強(qiáng) 圖像對(duì)比度后傳輸給所述圖像監(jiān)控裝置。
[0018] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)中，所 述圖像采集裝置為CCD (電荷禪合器件)圖像傳感器。
[0019] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)中，所述圖像 處理裝置與圖像監(jiān)控裝置之間通過(guò)光纖連接，W通過(guò)光纖傳輸圖像信息，從而避免電磁干 擾。
[0020] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提出了一種雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法，其包括：
[0021] 在圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)設(shè)置鏡頭防護(hù)罩，所述鏡頭防護(hù)罩的內(nèi)側(cè)設(shè)有叉指換 能器，所述叉指換能器將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波，W驅(qū)動(dòng)滴落在鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的水滴沿著 鏡頭防護(hù)罩向下運(yùn)動(dòng)；
[0022] 采集目標(biāo)圖像并處理目標(biāo)圖像；
[0023] 將經(jīng)過(guò)處理的目標(biāo)圖像傳輸出去。
[0024] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法，通過(guò)裝有叉指換能器的 鏡頭防護(hù)罩將圖像采集裝置的鏡頭外側(cè)采光通道中附著的水滴去除，從而消除水滴對(duì)鏡頭 采光的影響，并對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，該處理通常是針對(duì)雨霧對(duì)鏡頭采光的影響而進(jìn)行 的算法處理，之后將經(jīng)過(guò)處理的目標(biāo)圖像傳輸出去。該方法通過(guò)安裝具有叉指換能器的鏡 頭防護(hù)罩和圖像處理的結(jié)合，解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的問(wèn)題，能在雨霧天 氣條件下獲取目標(biāo)的清晰圖像，從而提高圖像監(jiān)測(cè)的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0025] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法中，所述鏡頭防護(hù)罩的主 要作用是避免水滴污染相機(jī)鏡頭;所述叉指換能器的主要作用是將電能轉(zhuǎn)化為聲表面波， W驅(qū)動(dòng)滴落在鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的水滴向下運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到清洗鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的效果，盡 量減少水滴或其它雜物對(duì)鏡頭采光的影響。
[0026] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法中，采集目標(biāo) 圖像并處理目標(biāo)圖像的步驟包括：
[0027] (1)對(duì)同一目標(biāo)連續(xù)快速采集T幅圖像；
[002引（2)將T幅圖像疊加，得到各像素點(diǎn)的值為X(/V知，.1') +邸一)）；其中，成山7)表 t=l 示序號(hào)為t的圖像中的各像素點(diǎn)的雨霧分量，St(x，y)表示序號(hào)為t的圖像中各像素點(diǎn)的目 標(biāo)分量，t表示圖像的序號(hào)，其與時(shí)域相關(guān)，（x，y)為像素點(diǎn)的坐標(biāo)，與空域相關(guān)；
[0029] (3)對(duì)所有像素點(diǎn)在時(shí)域上求均值，得到單幅均值圖像，所述單幅均值圖像中各像 素點(diǎn)的值為N〇+S〇(x，y)，其中No近似的等于
[0030] (4)濾除單幅均值圖像中的No,得到僅包含目標(biāo)分量SoU, y)的圖像。
[0031] 上述方案中，通過(guò)上述步驟采集目標(biāo)圖像并處理目標(biāo)圖像，W濾除雨霧對(duì)圖像的 影響，得到進(jìn)一步清晰的目標(biāo)圖像，其原理與上述的圖像處理裝置對(duì)圖像進(jìn)行處理的原理 相同，此處不再寶述。
[0032] 更進(jìn)一步地，上述雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法還包括步驟(5):采用 直方圖均衡算法將所述僅包含目標(biāo)分量So(x，y)的圖像進(jìn)行進(jìn)一步處理，W增強(qiáng)圖像對(duì)比 度。
[0033] 優(yōu)選地，上述雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法中，在所述步驟（1)中采用 CCD圖像傳感器對(duì)同一目標(biāo)連續(xù)快速采集T幅圖像。
[0034] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述或上述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法中，將 經(jīng)過(guò)處理的目標(biāo)圖像傳輸給圖像監(jiān)控裝置。
[0035] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的系統(tǒng)，其與傳統(tǒng)解決方案相比 的優(yōu)點(diǎn)包括：
[0036] (1)通過(guò)鏡頭防護(hù)罩與叉指換能器的結(jié)合使用達(dá)到清洗鏡頭防護(hù)罩外側(cè)的效果， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，安全，穩(wěn)定性好，無(wú)機(jī)械磨損；
[0037] (2)通過(guò)帶有叉指換能器的鏡頭防護(hù)罩與圖像處理裝置的結(jié)合使用，使得圖像處 理裝置處理圖像的方式簡(jiǎn)單易行，解決了傳統(tǒng)解決方案的局限性和復(fù)雜性的問(wèn)題，能在雨 霧天氣條件下獲取目標(biāo)的清晰圖像，從而提高圖像監(jiān)測(cè)的圖像質(zhì)量和可靠性。
[0038] 本發(fā)明所述的雨霧天氣條件下獲取目標(biāo)清晰圖像的方法，其與傳統(tǒng)解決方案相比 的優(yōu)點(diǎn)包括：
[0039] (1)通