基于红外视频的目标色彩分析研究

　　摘 要：对黑暗环境中的目标进行监控，要借助红外视频摄像设备进行观察和采集。红外视频影像主要反映和体现目标及所在位置的背景向外界辐射出的能量的区别。文章通过阐述红外视频目标色彩分析的不同应用途径，对红外影像成像的主要特点进行分析，指出目标的大小、形状、姿势以及色彩灰度分布等属性共同构成了影像的信息，并且多种因素会对红外视频的目标色彩造成影响。文章对红外视频色彩分析流程进行了描述，对红外视频目标色彩分析处理技术进行了分析，对自适应阀值的确定进行了推算。以此，可以明显地分离出红外视频目标和背景的边缘色彩。

　　关键词：红外视频 目标 色彩 分析

　　中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0012-02

　　在没有光源的情况下，普通视频监控探头不能观测到夜晚的目标，而具有红外的视频监控探头就可以胜任这一任务，实现对探测环境或目标的全天候监测，红外线对色彩有展示为灰度变化，要想再现和还原红外视频目标，有十分现实的意义。

　　红外视频目标色彩分析技术是先进的摄像机影像追踪分析技术，这在军事、工业、刑侦、医疗、消防、交通、娱乐等多个领域都有较高的应用需求。比如，在夜间交通中的事故分析中，可以用红外线摄像仪进行分析，在刑侦方面，可以用来探测夜间的目标，以辅助刑侦断案。红外视频色彩分析在娱乐方面也有较广领域的应用，比如在演播室中可以借助先进的远红外跟踪镜头对讲解者实时追踪，以保证最佳的拍摄位置和焦点。在智能小区的周围环境的防盗中，也有很好的应用空间。在各种对红外线色彩分析的应用中，对不同的场合有不同的要求，采用的分析技术也不相同。

　　1 红外影像成像的主要规则分析

　　红外视频影像主要反映和体现目标及所在位置的背景向外界辐射出的能量的区别。所以，红外影像主要阐述探测目标和所处的背景的热辐射。目标的大小、形状、姿势以及色彩灰度分布等属性共同构成了影像的信息。红外影像主要规则如下：

　　（1）红外影像与可以光相比，基本没有纹理信息能够利用。红外影像辐射具有固有特性，其在大气中传输会被吸收和散射，造成红外影像难于展现出目标外在的纹理信息。

　　（2）由于大气具有光波变长、传输距离较远、景物热平衡因素以及大气衰减等影响，会有红外影像对比度差、空间相关性较强以及视觉效果不理想的情况。

　　（3）在相邻物体的交接位置，其影像灰度分布不连续，但由于分子运动和空气流动的影响，会造成原本不连续的灰度差距变小，所以红外影像目标边缘的梯度较差，边缘及层次呈现复杂性。红外影像目标成像不平衡，相关性较高，有明显的复杂性，所以，红外目标的背景不能用普通方式来建模型。

　　（4）多种因素会干扰红外影像的成像，季节、天气、气候、目标温度以及时间段都是影响因素。目标在不断运动中，目标成像的形状、大小、姿势都在不断变化。不同的目标形状及姿态都会形成不同的目标的成像。在自然界中，植物等外界物品有可能会遮挡目标，造成背景交叉，对红外影像色彩分析造成较大困难。外界环境的温度、湿度都会对红外影像造成不同的干扰，加之热成像技术的不完善，所形成的红外影像色彩噪声也较多。红外影像色彩噪声来源多种多样，所以，红外影像信噪比远低于普通图像。

　　红外影像体现空间中目标表面的热分布情况。因为周报环境和目标会发生热交换，大气的吸收和空气热辐射、阳光被云层散热等因素的存在，造成红外影像目标色彩对比度较低。通常来讲，红外影像成像色彩主要有三部分：背景图像色彩、噪声色彩和目标色彩。

　　2 红外视频色彩分析流程

　　对红外视频的目标色彩分析一般包括红外视频采集、视频色彩分析以及红外视频传输等步骤。其中红外视频采集主要借助红外探头监控目标，经过模拟信号和数字信号的转换，输出数字影像，为红外视频色彩分析提供依据。视频色彩分析对获取到的影像进行分析和处理，通常包括影像预处理，色彩增强、影像分割以及探测目标检测。对分析出的目标分类识别后，对移动目标的轨迹进行分析解读，依照红外视频图像色彩分析的结果和先期的报警模式，生产报警信息，同时，标记和存储相关视频。视频传输主要开展视频数据的传输以及传递报警信息。红外视频目标色彩分析是视频监控的关键环节，不但可以存储监控视频，还可以借助于先进的计算机技术分析视频中目标物体的色彩，以判断其异常情况，实现对突发事件的报警处理。红外视频影像通过探测、分析和追踪目标物体，监控场景中移动的目标，解读和阐述目标的相关活动和行为，进而使视频监控更具有智能性。视频采集和分析的流程。

　　智能化的红外视频目标色彩分析和传统的视频监控系统有本质的区别。第一，红外视频目标色彩分析借助计算机的采集、处理、分析理论和方法，应用强大的计算机的处理技术，通过在后台设置的视频分析服务器，对监测目标色彩处理分析，以监测异常状况。第二，红外视频目标色彩处理是变被动摄像为主动识别，可以增强刑侦及安全监控的有效性和及时性，使红外视频监测分析发挥强大的作用，降低人工成本，提高刑侦或安防的效率。

　　3 红外视频目标色彩分析处理技术

　　3.1 红外视频影像色彩分析具有以下特点

　　（1）红外视频影像分辨率可以达到2048×2048像素，25帧/秒的帧频数可以高速记录影像。在传统的分析技术中，在简单的图像中探测一个规则的图像很容易实现，但是在较大范围内实现实时监测就比较复杂，要借助更为精确和高速的分析技术。