图像处理技术在模糊车牌清晰化中的应用

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84 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
图像与多媒体技术
• Image & Multimedia Technology
【关键词】模糊车牌 图像处理 应用
随着平安城市、雪亮工程的广泛建设,监控视频资料逐渐成为公安案件侦破的重要信息来源。

在实际案件侦破过程中,涉车案件越来越多,如交通肇事逃逸、非机动车盗窃等,尽管目前的摄像头朝着高清化方向发展,但通常案发时受天气、光线、雾霾、车辆运动等外部客观因素的影响,所获取的车辆图像大多模糊不清,导致车牌难以识别,为案件的侦破带来了很大的困难。

为了有效利用已有的视频资料获取有价值的线索,利用图像处理技术对车牌进行清晰化处理具有十分重要的意义。

对模糊车牌进行清晰化处理之前,首先需要分析判断模糊属于哪种类型,然后选择有针对性的方法进行增强复原。

常见的模糊类型主要有以下几种:运动模糊、散焦模糊、低分辨率/小尺寸、噪声干扰、低对比度等,在实际应用中,既有单一类型的模糊,也有多种类型的叠加,对于单一类型,可以选择对应的方法进行处理,对于叠加类型,需要遵循一定的处理策略和流程,才能达到比较好的效果。

下面针对以上问题重点介绍了单一类型及处理方法、叠加类型的处理策略和流程。

1 常见的模糊类型及处理方法
根据所用图像数量处理方法可分为单帧和多帧处理,多帧的好处是每一帧图像都可以提供不同的有价值的信息,通过综合分析可以得到更好的效果。

去运动模糊、去散焦模糊、对比度增强等属于单帧处理;超分辨率重建、图像融合、图像平均等属于多帧处理,噪声消除既可单帧处理,又可多帧处理。

1.1 运动模糊
运动模糊是车牌模糊中最常见的一种模糊类型,主要由摄像系统与被摄物之间的相对运动产生。

影响运动模糊的主要因素有运动速
图像处理技术在模糊车牌清晰化中的应用
文/姜少波1,2 甘彤1,2 马彪彪1,2
度、运动角度,车辆运动速度越快,车牌拖影越严重,其主要特征是模糊仅向车辆的运动方向扩展、成一条直线。

因此,对于这类模糊车牌的处理,首先通过角度测量确定车辆的运动方向,然后再调节模糊程度参数,使之达到我们期望的效果。

1.2 散焦模糊
视频摄像系统和普通照相机一样需要调整焦距,照射固定场景的摄像系统一般都会将焦距固定在场景的中间位置。

散焦模糊是车辆目标没有出现在对焦区域内从而导致的模糊不清,其主要特征是模糊向四周扩散,呈圆盘状。

因此,对于这类模糊车牌的处理,通过调节模糊程度和方差参数,使之达到较好的效果。

1.3 低分辨率/小尺寸
低分辨率/小尺寸模糊主要是由于摄像头
本身分辨率低或目标距离摄像头太远导致的模糊不清。

目前这类模糊是比较难处理的一种,主要原因是可用像素太少,对于单帧图像,通过对图像的无损放大可在一定程度上提高车牌的清晰度,如果存在多帧图像,可以采用超分辨重建的方法提升车牌的辨识度,可选的方法
主要有光流法、多项式法和特征点法。

1.4 噪声干扰
噪声是由于摄像机本身原因引起的干扰,通常由电子干扰产生,主要表现为在图像上布满许多随机分布的颗粒,在夜间图像中噪声会更加明显。

常见的噪声干扰主要有随机噪声和奇偶场干扰,处理方法有平滑滤波、高斯滤波、中值滤波、小波滤波、奇偶场分离等,在实际使用过程中,消除噪声的同时,图像的边缘及
●本文系“国家重点研发计划项目”资助,项目编号:2017YFC0804900,课题编号:2017YFC0804903。

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图1:去运动模糊效果对比
(a)原始图像(b)处理结果 (c)反色结果
图2:综合处理流程
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细节也会被平滑。

对于奇偶场干扰主要表现为
目标边缘成锯齿状,通过奇偶场分离,可消除目标边缘锯齿,提高车牌清晰化效果。

1.5 低对比度
低对比度是由于不同的光照条件和摄像机本身特性导致的,通常表现为图像太暗或太亮造成的车牌图像模糊,如夜间图像或强光照射镜头等。

常用的处理方法有灰度变换法,直方图均衡,以及Retinex 增强处理。

以上介绍了常见的模糊类型及处理方法,图1是一个去运动模糊的例子,从图1(a )可以看出,车辆处于该摄像系统的焦距之内,不存在虚焦、散焦,场景光照并不强烈,图像色彩和纹理基本清晰,车牌仅在车辆运行方向上模糊,由此可以确定该场景为运动模糊造成的车牌拖影,图1(b )为去运动模湖结果。

通常,由于国内车牌字符采用反光漆,通过反色操作,可使车牌字符更加突出鲜明,如图1(c )所示。

2 模糊车牌清晰化的策略与处理流程
选择合适的图像是有效处理模糊车牌的前提,图像选择的好坏直接影响车牌清晰化的结果。

对于单一类型的模糊,采用以上介绍的方法可以取得较好的效果,然而在实际应用中大多属于叠加类型的模糊,处理方法的先后顺
序即处理流程将直接决定车牌清晰化的成败。

2.1 视频图像选择策略
(1)图像保存:从视频片段截取图像时,尽量保存为BMP 格式。

由于JPG 格式是有损压缩,会损失部分原始信息。

(2)图像选择:选择目标尺寸大、距离近、角度小、光照适中、运动小的视频帧,对于多帧图像要求具有连续性。

(3)处理区域:处理区域要适中,稍大于目标区域,对于车牌而言,一般包括整个车头即可,这样有利于多帧图像的配准与处理。

(4)序列图像数以4-8帧为宜。

2.2 处理流程
对于复杂的叠加类型模糊车牌的处理流程为:首先判断是否存在运动模糊或散焦模糊,然后判断目标的分辨率/尺寸大小,最后分析对比度情况,并采用相应的处理方法,图2是一个复杂模糊车牌综合处理流程。

3 小结
图像处理技术将在模糊车牌清晰化中得到越来越广泛的应用,尽管实际应用中车牌的模糊情况很复杂,但通过运用上述的分析原则和处理方法,可以大大提高车牌清晰化处理的有效性,当然在处理的过程中耐心调整到最合
适的参数也是必不可少的。

相信随着技术的不断进步,图像处理将在刑事侦查中发挥更大的作用。

参考文献
[1]陈勇兵,郭晓云,沈未名.一种鲁棒性的
基于运动估计的自适应时空域视频去噪算法[J].计算机应用,2006(08).
[2]王春霞,苏红旗,范郭亮.图像超分辨
率重建技术综述[J].计算机技术与发展,2011(05).
[3]方永选,李武劲.模糊图像处理技术在刑
事侦查中的应用[J].中国公共安全(学术版),2014(04).
[4]曾俊.图侦中模糊车牌的识别处理技巧
[J].警察技术,2015(05).
作者简介
姜少波(1977-),男,湖北省天门市人。

博士学位。

工程师。

主要从事视频图像分析与处理方面的研究工作。

作者单位
1.中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230088
2.安徽省公共安全应急信息技术重点实验室 安徽省合肥市 230088
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【关键词】双目视觉系统 车轮踏面擦伤 检测
基于双目视觉技术的车轮接触面损伤检测方法
文/胡广胜 王菁 董绪琪 尚军营
1 引言
至2016年末我国高铁运营里程已达2.2万公里,较08年翻了近32倍,预计2020年达到3.8万公里的运营里程。

在高速铁路迅速发展的同时,高速列车的安全检测也成为重中之重,传统的高速列车检测方法为人工检测,通过肉眼对每辆进站列车或者新造列车进行观测,判断其是否存在故障或者安全隐患。

这种检测方式存在着许多弊端:
(1)由于列车的结构原因,许多部位人眼无法直接观测到,导致列车许多部位无法检测;
(2)通过人眼观测的方式长时间作业,容易造成疲劳作业,对观测结果精度产生影响,出现故障漏报的可能;
(3)这种传统的检测方式极为耗时,大幅度降低作业效率,提升人工成本。

为避免传统检测方式的种种弊端,我们引入计算机视觉系统进行高速列车的安全检测。

随着计算机视觉和人工智能的发展,应
运而生许多可用于实际生活生产的理论系统,
其中双目视觉系统就是模仿人眼成像并利用计算机相关知识而产生的一套可以让计算机通过成对的二维图像信息来认知三维环境信息的系统,计算机通过双目视觉系统获得了感知三维环境中物体集合信息(如形状、位置、运动姿态等),以及进一步对它们进行描述、存储以及识别的能力。

通过这种能力,我们可以利用计算机对车轮踏面进行图像采集,并对采集后的图像进行分析与计算,从而建立出车轮踏面的三维信息环境,根据踏面的三维信息中的高度信息来判断踏面是否有擦伤故障,并在终端屏幕显示故障图像、故障信息以及存储检测报文,有检测人员在终端进行故障研判。

通过该系统可以大幅度提升检测人员的作业效率以及故障精度的提升。

2 车轮踏面擦伤故障
目前我国高速铁路主要运行车辆为动车组,动车组的主要构成部分有:车体、转向架、车辆连接装置、制动装置、车辆内部设备、牵引传动系统、辅助供电系统。

其中转向架为支撑车体并使之在轨道上。