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近年来,随着监控技术的飞速发展,视频监控得到了越来越广泛的应用。但是,由于各种各样的原因,接收到的视频图像受到不同因素的影响,会产生不同程度的模糊,这就为我们使用视频图像提供准确信息增加了困难。已有的清晰化方法多是从单帧图像的角度进行分析,如图像增强、图像复原等,这些方法存在着一些缺点。因此,寻找一种切实有效的清晰化方法就显得尤为重要。
考虑到视频帧之间的关联及物体运动的连续性,若将物体在各帧中的位置坐标连接起来,理论上应该得到物体的运动规律。在确定宏块位置坐标时,运动矢量是最关键的因素。因此本文试图通过模拟帧间运动变化规律,即位置坐标与运动矢量间的关系曲线,找到一种基于前后清晰帧信息预测模糊帧信息的方法,并在此基础上实现模糊视频清晰化。
由于BP网络在模拟线性或非线性曲线方面都有较大的优势,且将它应用于系统的建模与辨识时,可以不受系统模型的限制,更容易实现学习算法。因此,本文采用BP网络预测视频帧之间的变化规律,并通过清晰帧的相关信息预测模糊帧的信息,从而实现模糊视频清晰化。在实际研究过程中,块尺寸的大小对研究结果的精度和网络训练时间有较大影响,因此需对整帧图像进行分块处理,综合考虑后,本论文采用4×4块作为基本研究对象。
在研究过程中进一步发现,由于BP网络是一种局部优化方法,在应用过程中会出现陷入局部最小点的问题,同时受初始权值的影响,会产生网络训练时间过长、收敛速度慢等缺点,因此需考虑对网络权值进行优化。通过阅读相关文献,本文最终选定在BP网络进行视频清晰化之前,先采用遗传算法对BP网络的初始权值进行优化,以减小网络训练时间、加快收敛速度。通过与传统BP网络训练效果的比较,可以发现该方法的有效性。
同时,在实现基本功能的基础上,本文设计了清晰化平台,以方便用户操作,实现该方法的简单易用。
本论文简要介绍了已有的图像增强和图像复原方法,并将本文清晰化方法与其进行比较,实验仿真结果表明,本文所用方法在有效克服传统清晰化方法不足的同时,可以有效改善视频图像的质量。相比于已有方法,本文方法可提高图像的峰值信噪比、减小最小均方误差,且有较好的视觉效果。在使用遗传算法优化BP网络权值后可以缩短网络的训练时间、加快收敛速度,得到较好的清晰化效果。