機(jī)場(chǎng)霧天環(huán)境下場(chǎng)景成像退化模型及增強(qiáng)方法研究

課題以大氣物理退化模型為基礎(chǔ)，研究機(jī)場(chǎng)霧天環(huán)境下場(chǎng)景成像退化模型及增強(qiáng)方法，以暗通道理論模型和基于Retinex理論的人眼視覺模型為切入點(diǎn)，結(jié)合霧天圖像的暗通道先驗(yàn)信息、場(chǎng)景自動(dòng)分割及多尺度Retinex圖像增強(qiáng)理論，實(shí)現(xiàn)了單幅圖像或連續(xù)視頻的去霧和增強(qiáng)。課題在研究過程中，先后提出了一種基于圖像分割技術(shù)的復(fù)雜光照條件下的環(huán)境光估計(jì)方法；在霧天圖像恢復(fù)模型中增加約束因子，建立了更為準(zhǔn)確的大氣環(huán)境光照模型；提出了一種復(fù)合多尺度模型來快速獲取更為準(zhǔn)確的場(chǎng)景深度信息；提出了一種基于局部統(tǒng)計(jì)信息的多尺度Retinex圖像增強(qiáng)方法，解決了退化圖像增強(qiáng)過程中的色彩失真問題。研究成果對(duì)目前圖像視頻去霧技術(shù)和系統(tǒng)的研發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義，同時(shí)本項(xiàng)目取得的部分成果已實(shí)際應(yīng)用到了機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。 2100433B

霧天環(huán)境下，由于大氣的散射作用，機(jī)場(chǎng)各類圖像和視頻監(jiān)視設(shè)備的成像會(huì)出現(xiàn)不同程度的退化，場(chǎng)面目標(biāo)成像不清晰，給空管運(yùn)行指揮、飛機(jī)起降和機(jī)場(chǎng)管理帶來嚴(yán)重影響。因此，研究霧天環(huán)境下機(jī)場(chǎng)場(chǎng)景的成像退化模型和增強(qiáng)方法，是提高機(jī)場(chǎng)環(huán)境的可視性、保障低能見度天氣條件下機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全的一項(xiàng)迫切任務(wù)。本課題以大氣物理退化模型為基礎(chǔ)，研究機(jī)場(chǎng)霧天環(huán)境下場(chǎng)景成像退化模型及增強(qiáng)方法，結(jié)合霧天圖像的暗通道先驗(yàn)信息、場(chǎng)景自動(dòng)分割及多尺度Retinex圖像增強(qiáng)理論，實(shí)現(xiàn)單幅圖像或連續(xù)視頻的去霧和增強(qiáng)。本課題的重要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：提出一種復(fù)雜光照條件下的環(huán)境光估計(jì)方法，建立更為準(zhǔn)確的大氣環(huán)境光照模型；提出一種復(fù)合多尺度模型來獲取更為準(zhǔn)確的場(chǎng)景深度信息；提出一種基于局部統(tǒng)計(jì)信息的多尺度Retinex圖像增強(qiáng)方法，解決退化圖像增強(qiáng)過程中的色彩失真問題。本項(xiàng)目有望取得具有國(guó)際先進(jìn)水平的學(xué)術(shù)和科研成果。

為提高成像設(shè)備在運(yùn)動(dòng)中對(duì)全場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)視和分析的效率和效果，課題以分布于球形表面的攝像機(jī)陣列獲得的視頻數(shù)據(jù)為對(duì)象，研究球面機(jī)器視覺模型，以新的視角- - 曲線空間中的視頻處理和分析- - 研究球面機(jī)器視覺的形成機(jī)制和基礎(chǔ)應(yīng)用環(huán)節(jié)中的理論問題，以及全動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中目標(biāo)全方位跟蹤方法。首先，研究從球形攝像機(jī)陣列獲得的高維圖像集合到球面圖像之間的數(shù)據(jù)優(yōu)化傳遞關(guān)系，建立球面視覺的形成方法和曲線空間中更具一般性的圖像處理理論和方法；進(jìn)而研究成像設(shè)備運(yùn)動(dòng)過程中，寄生運(yùn)動(dòng)對(duì)成像過程的影響，提出從觀測(cè)運(yùn)動(dòng)中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分離方法和寄生運(yùn)動(dòng)的抑制方法，提出球面立體視覺的形成機(jī)制、誤差傳遞方法以及精度估計(jì)模型；在此基礎(chǔ)上研究全動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中目標(biāo)跟蹤線索的選擇機(jī)制和描述方法以及曲線空間中連續(xù)形變目標(biāo)的立體跟蹤方法。球面視覺是實(shí)現(xiàn)全動(dòng)態(tài)場(chǎng)景監(jiān)視和連續(xù)形變目標(biāo)全方位不間斷跟蹤的有效途徑。

為提高成像設(shè)備在運(yùn)動(dòng)中對(duì)全場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)視和分析的效率和效果，課題以分布于球形表面的攝像機(jī)陣列獲得的視頻數(shù)據(jù)為對(duì)象，研究球面機(jī)器視覺模型，通過曲線空間中的圖像序列處理和分析，研究球面機(jī)器視覺的形成機(jī)制和基礎(chǔ)應(yīng)用問題，完成了球形曲面視覺及球面凸分布多目視覺傳感器設(shè)計(jì)；提出一種通過變焦折反射光學(xué)系統(tǒng)來協(xié)調(diào)圖像空間分辨率與視場(chǎng)的矛盾關(guān)系的思路，考察更為一般化的任意空間曲面成像機(jī)理及應(yīng)用技術(shù)，研制了一種主動(dòng)視覺系統(tǒng)——自由曲面折反射成像裝置。該裝置可根據(jù)任務(wù)需求及時(shí)地轉(zhuǎn)移注意力焦點(diǎn)，達(dá)到一種始終監(jiān)視全局，又能跟蹤目標(biāo)細(xì)節(jié)的智能性?；诖碎_展了大場(chǎng)景中有形變目標(biāo)檢測(cè)、跟蹤方法研究。一方面，開展了連續(xù)變形目標(biāo)包括視頻中的聚集人群目標(biāo)的異常檢測(cè)與跟蹤研究；另一方面，研究了面向深空探測(cè)的太陽系小天體接近段和交會(huì)段用于自主導(dǎo)航的目標(biāo)跟蹤方法，即復(fù)雜背景中小目標(biāo)視覺捕獲與跟蹤，主要用于探測(cè)器的相對(duì)導(dǎo)航。 2100433B

空氣霧幕投影成像是一種全新的空氣成像設(shè)備。該設(shè)備是利用海市蜃樓的成像原理借助空氣中存在的微粒將光影圖像呈現(xiàn)。使用一層很薄的水霧墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的投影幕，使您能在該屏幕影像中隨意穿梭，達(dá)到真人可進(jìn)入視頻畫面的虛幻效果。使用霧化設(shè)備產(chǎn)生大量人工霧，結(jié)合空氣流動(dòng)學(xué)原理而制造出來的能產(chǎn)生形成平面霧氣的屏幕，再將投影設(shè)備投射在該屏幕上，便可以在空間中形成虛幻立體的影像，形成一種三位空間立體圖像，給人一種新的立體視覺享受，其影象給人的感受如同人行畫中，畫在人中，亦真亦幻，如置身仙境身處瑤池般。忽隱忽現(xiàn)，神秘誘人的特性開發(fā)一些令人稱奇的展示項(xiàng)目。在迷茫的霧屏上，放映如幻似真的神話故事。將帶給觀眾前所未有的視聽體驗(yàn)。