摘要：本文提出了一种图像透雾效果的评价技巧，客观地判断图像的透雾是否成功。本技巧首先计算图像的有效纹理信息，然后通过比较大量透雾前后图像纹理差别和人工打分判断，得到量化判决体系，通过图像的有效纹理信息来量化地判断图像透雾是否成功。本技巧允许作为不同厂家透雾性能评价的标准，或是作为厂家产品设计的良好工具。

1-背景

地域广阔，天气情况复杂，一些地区的室外监控经常会受到雾气干扰。另外由于空气质量问题，很多大城市也经常受到大雾、沙尘天气的影响，从而导致室外监控的能见度降低。针对这种情况，近年来监控市场上出现了一些具有透雾功能的摄像机，比如[1],日立[2],韩国Nextch[3],富士[4],创维[5],台湾视惟科技[6]等。这些新产品通过前端图像处理来达到雾去除，增强能见度的效果。问题是这些产品图像处理技巧各异，目前的透雾效果主要通过人眼比较(如图1所示)，没有一个客观的统一标准来验证透雾结果。为明白决这个问题，本文提出了一种客观量化的透雾效果评价技巧。

图1人眼透雾效果评估

2–透雾图像纹理分析

摄像机的透雾功能允许增强图像能见度，使得图像中原来模糊的地方变得清晰。这个由模糊变清晰的过程反应了图像纹理细节的变化。所以图像的纹理强度允许作为评价图像透雾效果的有效参数。

2.1有效纹理强度

有效纹理强度的计算参考科学院自动化研究所姚波等提出的技巧[7]。如图2所示，首先第一步将图像转成灰度图像；第二步计算灰度图像的垂直和水平边缘；第三步将垂直和水平边缘相加得到总边缘；第四步根据一定的阈值将较小边缘作为噪声去除；第五步采用图3所示的技巧进一步去除噪声得到最后的有效纹理强度。

图2有效纹理强度计算流程图

图3所示的技巧是为了去除图像中由离散噪声所造成的纹理信息，而保留由物体所带来的纹理信息。图像的每个像素点都有8个周围点。如图3所示，对于像素点5，计算参数m1=像素1的值*像素5的值*像素9的值；参数m2=像素2的值*像素5的值*像素8的值；参数m3=像素3的值*像素5的值*像素7的值；参数m4=像素4的值*像素5的值*像素6的值。假如m1+m2+m3+m4大于0，则点5被认为是物体纹理信息，否则点5被认为是噪声纹理，被去除。

图3图像像素噪声去除

2.2有效纹理强度计算结果

图3所示，图像透雾前有效纹理强度为1.86，透雾处理以后，有效纹理强度提升到9.23.由此可见有效纹理强度能够很好的反应图像透雾处理前后差异，允许作为图像透雾效果客观评价指标。

图4图像透雾前后有效纹理值变化

3–透雾效果客观评价体系

有效纹理强度能够很好的反映图像透雾前后的变化，但是还需要一项能够量化判断图像透雾是否成功的客观评价标准。所以本文提出了一种基于统计的客观评价标准。

3.1图像质量打分评价体系

同一幅图片，不同的用户对于图像透雾是否成功，是否清晰会有不同的评判标准，所以为了找出图像评价的共同特性，本文采用了基于统计的评价体系。如图5所示，对于一幅透雾图片，同时邀请5个人对该图片进行评估，假如有3个或3个人以上认为这幅图片清晰，那么这幅图片则被认为是透雾成功，否则失败。

图5图像透雾前后有效纹理值变化

由5个人对166幅图片数据库进行评估，标记出清晰和模糊的图片。为了客观，图片数据库包含了各种光照情况，雾的浓度强度变化，不同监控场景等。同时具有透雾前图像和透雾后图像。一共72组图片，每组图片包含一幅透雾前图像和1到3幅透雾后的不同结果图像。在进行评估打分时，随机播放图片，如图六所示。

图6图像透雾评估图像随机播放

3.2基于统计的评价标准

图7显示的是对72组(166幅)图片的打分评价结果。图中的横坐标是图像的组号，纵坐标是图像的有效纹理强度，蓝色点代表的是被人眼评价为清晰的图片，红色点是被人眼评价为模糊的图片。由此可见清晰的图片大部分集中在图7的上半部分，具有较高的有效纹理强度值；模糊的图片大部分集中在图片的下半部分，具有较低的有效纹理强度值。

进一步统计图7中蓝色点(清晰图片)在每段有效纹理强度区间内分布，得到图8结果。允许发现，随着有效纹理强度的增加，图片被评价为清晰图片的概率会接近于线性上升。所以允许将透雾图像是否成功，是否清晰的评价和有效纹理强度的值联系起来。本文设定透雾有效纹理强度为15，允许被评价为清晰图片，此时正确概率超过60%。

图7清晰模糊图像分布图

图8图像透雾是否清晰判断标准

4–结论

本文提出了一种判断视频监控图像透雾是否成功，透雾图片是否清晰的客观标准。当透雾图片的有效纹理强度达到15时，则允许认为是清晰图片。本文技巧允许作为不同厂家透雾摄像机性能评价的参考标准，或是作为厂家产品设计的良好工具。

5–参考文献

[1]海康产品页面:http://www.hikvision.com/cn/Press-Release-details.asp?id=2375

[2]日立产品页面:http://www.hitachi-dss.cn/products/integrated/di-sc120-c.html

[3]Nextchip产品页面:http://asmag.com/suppliers/productcontent.aspx?co=nextchip&id=17314

[4]Fujifilm产品解释页面:http://detail.cn.china.cn/provide/1524143946.html

[5]创维产品页面:http://www.skyworth-qx.com/Products/811.htm

[6]台湾视惟科:http://www.seewaystech.com/en/product

[7]YaoB,HuangL,LiuC.Researchonanobjectivemethodtocomparethequalityofdefoggedimages[C]//PatternRecognition,2009.CCPR2009.ChineseConferenceon.IEEE,2009:1-5.

[苏墨影作者：日立]

整理编辑：成都弱电工程专家

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