Текущее состояние. Видеонаблюдение сегодня является неотъемлемой частью многофункциональных систем безопасности (МФСБ) шахт. Применение таких систем регламентируется «Правилами безопасности в угольных шахтах», утвержденными приказом Ростехнадзора от 8 декабря 2020 г. N 507. Как правило, системами видеонаблюдения оснащают места максимальной концентрации работ, такие так точки погрузки и выгрузки руды. Также видеокамеры устанавливают в помещениях ремонта самоходных машин.

Решаемая научная проблема. Видеокадры, полученные в шахтах, характеризуются затемнёнными участками (с низким уровнем освещённости или полным отсутствием освещённости), участками изображающие источники света, с размытием (с высоким уровнем освещённости).  Важным показателем качества цифровых изображений, полученных в шахтах, является средний уровень яркости. Величины контраста и контрастности применительно к таким изображениям являются малоинформативными поскольку на видеопоследовательностях есть участки как с минимальным уровнем яркости (затемнённые), так и участки с максимальным уровнем яркости (лампы, фонарики, прожекторы). 

Для обеспечения эффективной работы диспетчера при цифровой обработке следует уделить внимание уровню резкости. При работе с видеокадрами следует уделить внимание глобальным методам. Фильтрация с подъёмом высоких частот как раз и является таким методом.

 

Методы исследования. Нерезкое маскирование – это прием обработки изображений, заключающийся в вычитании из изображения его нерезкой (сглаженной) копии. Данная процедура состоит из следующих этапов: создание нерезкого изображения, вычитание нерезкого изображения из исходного (результатом такой разности будет маска), прибавление к маске исходного изображения.

Детали исследования. На рисунке 1 представлены видеокадры, полученные в режиме реального времени из шахты с устройства оповещения со встроенной видеокамерой, разработанной компанией Гранч: объект съемки – группа людей.

Для сравнения количественных характеристик исходных и обработанных изображений, получим гистограмму распределения яркостей видеокадра (рисунок 2), представленного на рисунке 1.

Для устранения  эффекта повышения яркости участков с источниками освещения.  применяется нерезкое маскирование.

Современные информационные ресурсы позволяют применять фильтры достаточно больших апертур. В таблице 1 представлены значения количественных характеристик с диапазоном апертур маски фильтра скользящее среднее от 3 до 25, однако на рисунке 3 представим только полученное изображение обработанное маской фильтра скользящее среднее с апертурой 25, а на рисунке 4 его гистограмму распределения яркостей.

Проанализировав количественные характеристики, приведенные в таблице 1, заметим, что при нерезком массировании целесообразно ограничится апертурами маски 11 и 13, поскольку максимальное значение Tenengrad достигается именно при фильтрации с их применением. Среднее значение яркости растёт от увеличения апертуры, однако судя по значением Tenengrad резкость изображения не увеличивается.

Таблица 1. Нерезкого маскирования с использованием фильтра скользящее среднее с апертурами от 3 до 25

Заключение. В работе проведен анализ применения нерезкого массирования с маской фильтра скользящее среднее с апертурами от 3 до 25. Анализ количественных характеристик показал целесообразность использования нерезкого маскирования с апертурами до 13. В условиях ограниченности информационных ресурсов рекомендуется ограничится апертурой 9х9.  Количественная характеристики Tenengrad и мера резкости показали свою эффективность при анализе резкости видеокадра. Визуальный анализ видеоизображения и количественные значения совпадают, что говорит об эффективности выбранных количественных показателях резкости и уровня размытости. 

В дальнейшем планируется исследование других масок метода нерезкого маскирования, например взвешенного среднего. Количественные оценки чёткости и размытия также заслуживают дополнительного изучения применительно к видеоданным, снятым в шахтах.