Введение к работе
Актуальность темы. Основной задачей систем охранного телевидения (СОТ) является формирование качественного видеоизображения, обеспечивающего возможность анализа наблюдаемой сцепы с целью распознавания ситуаций и отдельных объектов Основным показателем, определяющим качество видеоизображений в СОТ, является разрешение, характеризуемое воспроизведением мелких детален наблюдаемой сцены
Основным фактором, ограничивающим разрешение изображений, формируемых видеокамерами СОТ, является количество элементов фотоприемников (ПЗС или КМОП-матриц) Использование в видеокамерах фотоприемников с большим количеством элементов имеет ряд ограничений, таких, как ограничения используемых стандартов видеосигнала, ухудшение соотношения сигнал/шум, ограничения каналов передачи данных, ограничения объемов устройств хранения видеоданных
Одним из перспективных подходов для решения задачи повышения
разрешения формируемых изображений является использование методов
восстановления изображений высокого разрешения по
видеопоследовательностям низкого разрешения Восстановление
осуществляется путем использования нескольких соседних кадров исходной видеопоследовательности для построения приближения идеального изображения наблюдаемой сцены В литературе эти методы получили название методов многокадрового сверхразрешения
В настоящее время методы многокадрового сверхразрешения в СОТ не применяются Видеопоследовательности, формируемые в СОТ, имеют ряд особенностей, таких, как большие межкадровые движения, высокий уровень аддитивного шума, малое количество кадров, содержащих объект наблюдения Существующие методы многокадрового сверхразрешения не учитывают этих особенностей и, поэтому, непосредственное их применение к этим видеопоследовательностям не позволяет производить эффективное
восстановление изображений высокого разрешения В связи с этим развитие методов многокадрового сверхразрешения для использования их в СОТ представляется актуальной задачей
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка методов, алгоритмов и программных средств, предназначенных для обработки видеопоследовательностей, формируемых СОТ, и восстановления изображения наблюдаемой сцены с разрешением, превышающим разрешение изображений исходной видеопоследовательности
Решение этой задачи связано с выполнением следующих этапов исследования
-
Анализ и систематизация существующих методов оценки межкадровых движений и методов формирования изображений высокого разрешения по видеопоследовательностям низкого разрешения
-
Разработка метода оценки межкадровых движений, имеющего высокую точность в широком диапазоне межкадровых движений
-
Разработка метода формирования изображений высокого разрешения по видеопоследовательностям низкого разрешения, позволяющего учитывать уровень аддитивного шума и ошибку оценки межкадровых движений
-
Применение разработанных методов для обработки видеопоследовательностей в СОТ
Предметом исследования является разработка метода многокадрового сверхразрешения, учитывающего особенности видеопоследовательностей, формируемых в СОТ
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием аппарата цифровой обработки сигналов, теории численных методов, теории вероятностей, математической статистики, программирования
Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты
-
Систематизация методов оценки межкадровых движений и методов формирования изображений высокого разрешения по видеопоследовательностям низкого разрешения
-
Комбинированный метод оценки межкадровых движений, имеющий высокую точность в широком диапазоне межкадровых движений
-
Критерий сравнения блоков в блочном методе оценки межкадровых движений на основе взаимной информации
-
Математическая модель ошибки формируемого изображения высокого разрешения для метода деформации и слияния
-
Способ объединения оценок изображения высокого разрешения для метода деформации и слияния, минимизирующий ошибку формируемого изображения высокого разрешения
Положения, выносимые на защиту:
-
Комбинированный метод оценки межкадровых движений, имеющий высокую точность в широком диапазоне межкадровых движений
-
Метод формирования изображения высокого разрешения, минимизирующий ошибку восстанавливаемого изображения
Практическая значимость полученных в диссертационной работе результатов
-
Разработанный комбинированный метод оценки межкадровых движений позволяет производить вычисления для видеопоследовательностей с низкой частотой кадров, характерных для СОТ
-
Разработанный способ объединения оценок изображения высокого разрешения для метода деформации и слияния позволяет получить разрешение восстановленного изображения в полтора раза выше, чем при объединении по среднему или медианному значению
-
Разработано прикладное программное обеспечение для анализа видеопоследовательностей в СОТ
Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертации докладывались на 33-й и 34-й научно-технических
конференциях (НТК) «Неделя науки СПбГПУ» (СПбГПУ, 2004, 2005), 16-ой, 17-ой, 18-й и 19-й НТК "Экстремальная робототехника" (ЦНИИ РТК, 2005, 2006, 2007, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 4 текста докладов и 2 тезиса докладов.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы (104 наименования). Основная часть работы изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 13 таблиц.
Похожие диссертации на Метод многокадрового сверхразрешения для систем охранного телевидения
