Как новые технологии в видеонаблюдении помогают бороться с шумами и засветкой?

Технология 3DNR (3D Noise Reduction) – это метод подавления шумов в изображении, появляющихся при недостаточном освещении. В системах передачи видеосигнала, к которым относятся и системы видеонаблюдения, особое место уделяется алгоритмам передачи цифрового изображения. Наличие чрезмерного шума может привести к ухудшению качества сигнала, и усложнить процессы его обработки, особенно на аналитических этапах. Это относится и к самому принципу формирования цифрового сигнала, так как в дальнейшем сигнал подвергается декомпрессии.

На сегодняшний день способы шумоподавления можно разделить на два основных типа 2DNR и 3DNR :

• двухмерное 2DNR, которое в свою очередь делится на пространственное и временное

  Пространственный фильтр шумоподавления ставит упор на анализ изображения только в пространственной области, игнорируя информацию во временном направлении. Временные фильтры в свою очередь ставят приоритет на подавление цифровых шумов только во временном направлении. Временное шумоподавление может использовать адаптивный или компенсационный методы. При адаптивном методе анализируется пиксели, находящиеся в одной и той же позиции в разных кадрах. Компенсационный метод основан на анализе траектории движения, опираясь на фактические данные, полученные по результатам оценки движения. Но у 2DNR метода есть недостаток – при формировании конечного результата (экспозиции) детали изображения становятся расплывчатыми.

• трехмерное 3DNR шумоподавление. 

3DNR фильтр шумоподавления объединяет преимущества обоих фильтров, но при этом лишен присущих им недостатков. 

При 3DNR шумоподавлении применяется метод уменьшения аддитивного влияния гауссовского шума, анализирующий множество последовательных кадров видео с помощью временной фильтрации. Метод определяет степень различия между пикселями в каждом последующем кадре. Он также определяет вектор движения, который проецирован для движения пикселя в текущем кадре, и аналогичное движение компенсируемого пикселя в фильтрованном кадре. Затем метод оценивает искажение, затрагивающее пиксель в текущем кадре. В итоге фильтр рассчитывает результат по усредненному значению пикселей в текущем кадре с учетом пикселей последующего кадра, учитывая результаты обнаружения и оценки изменений, компенсаций движения и оценки шума. Благодаря этому методу можно получить качественное изображение при неблагоприятных условиях освещенности. 

Технология HSBLC (Highlight Suppression BLC) - это технология дополнительного подавления ярких источников света при включении компенсации задней засветки. Камера, ориентированная на данную технологию может направляться прямо  на яркий источник света (например фары автомобиля в темное время суток), при этом произойдет оптимизация яркости изображения на наиболее ярких объектах, что позволит максимизировать качество изображения остального поля кадра.

Технология D-WDR (Digital Wide Dynamic Range) (расширенный динамический диапазон с цифровой обработкой сигнала) позволяет получить качественное изображение одновременно ярких и темных участков кадра. 

Дело в том, что количество градаций серого, которые может передать видеокамера составляет лишь часть полного спектра от чисто белого до чисто черного цвета. И если в кадре одновременно присутствуют и яркие и темные участки (например яркое небо в солнечный день и объект в тени), то видеокамера вынуждена рассчитывать экспозицию, пытаясь охватить максимум градаций яркости.  В результате объекты с наибольшей контрастностью при обработке приводятся к оптимальному значению градаций яркости. И как следствие, теряется контрастность изображения. Пример того, как засвечивается видеозапись и чем это может обернуться в конечном итоге можно прочитать в статье: Как можно было улучшить запись с камер видеонаблюдения при поиске поджигателя автомобилей в Лос-Анджелесе? Технология расширенного WВR как раз и позволяет передать все градации серого во всех участках кадра с максимальной достоверностью, сохранив контрастность, но при этом происходит потеря детализации. А вот для сохранения детализации (четкости) и применяется цифровая обработка, что в совокупности и составляет технологию Digital Wide Dynamic Range.