【安防知識網】DFG算法在IPC端實時實現(xiàn)，無需增加任何成本，其大大提高了在霧霾天氣下的安防監(jiān)控品質。我們相信在霧霾籠罩的天氣下，使用DFG算法的IPC依然能夠實施安防監(jiān)控;該技術在大氣透射模型的基礎上融合了圖像增強技術，能夠取得較為理想的圖像效果。

　　近年來，由于空氣質量惡化，我國的霧霾現(xiàn)象出現(xiàn)增多且危害加重。尤其是從去年起，“霧霾”成為年度關鍵詞。在霧霾天氣中的視頻監(jiān)控設備主要會受到以下三個方面的影響：

　　1、反射光受到大氣粒子的散射產生衰減，造成對比度退化;

　　2、部分粒徑較大的大氣粒子會遮光，導致圖像細節(jié)丟失;

　　3、無關的自然光經過折射參與成像，造成圖像飽和度、對比度降低及色調偏移。

　　戶外景物圖像的對比度和顏色都會被改變或退化，使得圖像中蘊含的許多特征被覆蓋或變得模糊，導致視頻監(jiān)控產品不能采集到清晰的現(xiàn)場圖像，對平安城市建設及各類場所安全防范的實施和管理產生嚴重影響。因此安防對能夠具有實時去霧功能的高清網絡攝像機提出了需求。

　　DFG去霧算法能效初顯

　　攝像機的去霧技術可以分為物理去霧和數(shù)字去霧兩種。物理去霧即光學透霧主要由攝像機鏡頭實現(xiàn)，高清透霧鏡頭一般業(yè)內在大電動變倍鏡頭上才實現(xiàn)，價格昂貴，一般應用于港口、森林高點等場景。

　　數(shù)字去霧則是在攝像機或后端軟件上實現(xiàn)，是一種基于人類視覺感知模型設計的后端圖像復原技術，具有低成本、易部署等特點，適合廣泛地推廣應用于城市監(jiān)控中。

　　上海某安防整體解決方案提供商，開發(fā)出了一套便于嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的DFG去霧算法，可以實時快速地實現(xiàn)去霧取景效果。該技術在大氣透射模型的基礎上融合了圖像增強技術，能夠取得較為理想的圖像效果，并且已經實現(xiàn)產品化。

　　在圖像去霧這個領域，幾乎沒有人不知道《Single.Image.Haze.Removal.Using.Dark.Channel.Prior》這篇文章。該文從2009年CVPR計算機視覺與模式識別會議上的近1500篇投稿中脫穎而出，成為這個計算機視覺領域最頂尖國際會議的最佳論文。在這篇論文里，作者找到了一個非常簡單但又令人驚訝的統(tǒng)計規(guī)律，并提出了有效的去霧方法——基于暗通道的去霧算法。由于霧靄總是灰白色的，因此一旦圖像受到霧靄的影響，那么那些本來很暗的物體就會變得灰白。而且根據(jù)物理上霧靄的形成公式，還能根據(jù)這些物體的灰白程度來判斷霧靄的濃度。所以基于暗通道的算法能有效地消除霧靄產生的影響，還原真實視像。

　　近年來，去霧算法論文幾乎都是根據(jù)這一篇論文的理論進行研究。業(yè)內也有安防廠家在該原理的基礎上進一步開發(fā)了實時DFG去霧算法，其更加注重實時性和實效性，并且能夠在嵌入式端實現(xiàn)。

　　.在計算機視覺領域里，人們用下述方程式來描述霧霾天氣對圖像造成的影響。

　　I(x)=.J(x)t(x).+.A(1?t(x)).(1)

　　其中I是指觀測到的有霧圖像，J是待恢復的無霧圖像，A是全球大氣光成分，t用來描述光線通過媒介透射到照相機過程中沒有被散射的部分。

　　令L(x)=A(1-t(x)),稱為環(huán)境光。模型則變?yōu)椋?/p>

　　I(x)=.J(x)(1-L(x)/A)+.L(x)...(2)

　　J(x)=(I(x)-L(x))/(1-L(x)/A)...(3)

　　去霧就是從觀測到的I(x)中估計出L(x)和A,進而恢復出J(x)。

　　把灰白的霧靄去除后，圖像都會顯得比較暗，而且對比度和飽和度也比正常場景下也低了很多。所以圖像恢復后，算法需要根據(jù)霧靄的濃度，再進行一次對比度和飽和度的調節(jié)。

　　DFG算法優(yōu)點

　　1、色彩還原性好，沒有局部直方圖均衡算法容易出現(xiàn)的色彩不真實和光暈現(xiàn)象;

　　2、實時性好，保證1080P的30fps，效果與獲得CVPR最佳論文的去霧算法接近，但運算量要小很多，增強了圖像的實時性;

　　3、細節(jié)和邊緣保留良好，通透性強。例如圖中的繩子和文字都能夠清晰顯示，圖像也比較通透;

　　4、圖像不會變暗。普通算法把白色的霧除去后，往往會造成整個圖像偏暗，影響視覺效果。但DFG算法則可以根據(jù)環(huán)境情況實現(xiàn)亮度智能提升，有效改善偏暗現(xiàn)象;

　　5、適用性強，設備打開去霧功能時，會自動探測有沒有霧以及霧的濃度，所以也不會改變無霧時的圖象色調，而且在有霧時根據(jù)霧的濃度提升對比度和飽和度，改善圖像的視覺品質。

　　結語

　　DFG算法在IPC端實時實現(xiàn)，無需增加任何成本，其大大提高了在霧霾天氣下的安防監(jiān)控品質。我們相信在霧靄籠罩的天氣下，使用DFG算法的IPC依然能夠實施安防監(jiān)控，在維護社會穩(wěn)定、保障社會正常秩序、構建和諧社會中發(fā)揮重要作用。