图像传感技术中的图像信号处理

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 ：５ Ｄ 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
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。
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
一
８ ２一
‘ 二 毫孽 苎 ＣＨ｜ Ｎ Ｅ ｓＥＲ ＡＩ Ｌ ＷＡ Ｙｓ ２ ０ １ ４ ／ ０ ３
晰图像 的基本保 障 。下 面重点介绍 噪声去 除 、自动 白平 以如果照 相机 的色 彩调整 同景 物照 明的色温不一致 就会 衡 、自动 曝光控 制 、 自动 聚焦 控制 ，其 巾后 ３ 个 功能就 发 生偏色 。为 了贴 近人 的视觉标 准 ，必须模 仿人类 大脑
扰。
法 。该方法 主要有灰度 世界算法 、 自动搜 索 白点 白平衡
传统 的空 间去噪方法 有均值滤 波和 中值滤 波 。均值 算 法 、最 大Ｒ Ｇ Ｂ 算法 等。灰度世 界 自动 白平衡 和 自动搜 滤波能够 有效地平 滑噪声 ，但 同时会将 边缘变模 糊 。为 索 白点 白平衡 有各 自的优点和使 用场合 。灰 度世 界 自动 尽 量避免 这个 问题 ，通常用较 小 的滑 窗 （ 如３ Ｘ ３ 像素或 白平衡对 于图像 的还原效 果虽然 没有 自动搜 索 白点 白平 ５ Ｘ ５ 像 素 ）对 图像进行操 作 。中值 滤波法 与均 值滤波法 衡 的效果好 ，但是它 能够适应几 乎所有 的场 景和光源 。
轨道 交 通 视频 技 术 实验 室
图像传感技术 中的
图像信号处理
黎洪 宋 ：深 圳 中兴 力维技 术 有限 公 司 ，工程 币 ，广 东 深 圳 ，５ １ ８ ０ ５ ７
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
程 ）和传输 过程 。图像传感 器的工作情 况受各 种 因素 的 惯 。 白平衡 可以简单地 理解为在 任意色温 条件下 ，相机 影 响 ，如图像获取 中的环境 条件和传感 元器件 自身 的质 镜 头所拍摄 的标 准 白色经 过相关算 法调整 ，使 之成像后 量 。例 如 ，使用 Ｃ ＭＯ Ｓ 照相 机获 取 图像 ，光 照程度 和传 仍然 为白色。 感 器温度是 生成 图像 中产生 大量噪声 的主要 因素 。同时
自动 白平 衡 的主 要 算法 可 以分 为基 于单 幅 图像 的
当信号经 过Ａ Ｄ Ｃ 时 ，又会 引入 其他一些 噪声 。这些噪声 简单 像素 级统计 的方法 、Ｇ Ａ ＭＵ Ｔ — ｂ ａ ｓ ｅ ｄ 方法 、基于 多 会使 图像 整体变 的模糊 ，而且丢失很 多细节 ，令人眼难 幅图像学 习的方法 几类 。其 中基 于单幅 图像 的简单像 素 以接受 。所 以需要 对 图像进 行去 噪处 理 ，以去 除这些干 级 统计 的方 法是 目前 可以满足实 际工程 中实时需求 的方
等。
人们 对 监 控 图像 质量 的要 求越 来 越 高 ，提 升 监控
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
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
操 作过程 类似 ，所不 同的是 中值滤波 法用滑窗 内所有像 后 者虽然在效 果上 占有 优势 ，但 是对于一些 特殊 的场景 素值 的中间值代 替滑窗 中心的像素值 。 同样 ，这种方法 情 况 就无 能 为 力 了 ，如 在某 个场 景 中主要 以单 色 调 为
在 平滑 噪声 的同时将 使边缘模 糊 ，并会 丢失细 小的线性 主 ，那么它 就不能找 到足够多 的 白点进行 白平衡计算 。 特 征。５ Ｘ ５ 像素 的中值 滤波器将导致可观的边缘模糊 。 因此灰度世 界 自动 白平 衡可 以用 作 自动搜索 白点 白平衡
视频透雾 功能 、电子 防抖功 能 、低照度获取 清晰图像 的
风 、光 等 ）和监控 系统 自身技 术条件 的限制 ，视频 图像 功能等 。这些特性 功能大多是力 维根据 实际场景 的需 要
往往达不 到理想效 果 ，图像 质量不稳定 导致对识别 、取 而设计 的，应用效果更好 。
证 、事件 分析等操 作造成 困难 ，使 系统无 法正常应 用 。
０ 引言
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
简称 力维 ） 随 着计 算 机 与 网络 技 术 的发 展 ， 目前 视频 监 控 已 聚焦控制等 。深圳 中兴 力维技术有 限公 司 （ Ｄ 数字 降 噪功 经发展 到基 于Ｉ Ｐ 网络 的全 数字监控 时代 ，进 入第三代全 提 出了一 些更 有 针对性 的处理 功能 ，如３ 数 字 网络视 频监控 时代 。这个 时代 的代 表产 品以Ｉ Ｐ Ｃ、 Ｎ ＶＲ 为 主 。但是 这 些数 字 产 品受 恶劣 天 气 （ 雾 、雨 、 能 、背光补偿 功能 、宽动态功能 、强光抑制功 能 、实 时
是图像 信号处理经常提 到的３wenku.baidu.comＡ 处理功 能。 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
１ ． １ 噪声去 除
数字 冈像 的噪声主要来 源于 图像 的获取 （ 数字化过 调 整使拍摄 出来 的图像抵 消偏色 ，更接近 人眼的视觉 习