一種圖像去霧方法、fpga及包含該fpga的去霧系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，特別是涉及一種圖像去霧方法，以及基于FPGA的去霧系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在霧霾天氣下，大氣微粒的散射作用導(dǎo)致光學(xué)傳感器捕獲到的場景圖像嚴(yán)重失 真，其顏色值、對比度等特征被破壞，如圖1所示，這影響了人類的視覺感受和計(jì)算機(jī)的后 期處理。當(dāng)上述場景圖像被應(yīng)用于智能交通等領(lǐng)域時，其造成的后果將更加嚴(yán)重。因此，對 含霧圖像的快速、精確而有效的去霧，成為了當(dāng)前計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個研宄熱點(diǎn)。
[0003] 目前而言，對于霧化圖像的處理的研宄與實(shí)現(xiàn)，主要是集中在PC平臺上的軟件開 發(fā)，著眼于算法層面的處理。這種去霧處理主要有兩種思路：①基于圖像增強(qiáng)的去霧算法， 如Tan等人的研宄成果；②基于圖像恢復(fù)的去霧算法，如Fattal、He等人的研宄成果。
[0004] 雖然，上述的各種軟件算法在PC平臺上都能實(shí)現(xiàn)圖像的去霧功能，如圖2所示，但 是，這些基于PC平臺的軟件算法往往需要較長的運(yùn)算時間，有時甚至長達(dá)秒級。而通常的 實(shí)時系統(tǒng)，則要求必須在下一個樣本到來前（規(guī)定時間內(nèi)）處理完前一個樣本?？紤]到許 多實(shí)際的系統(tǒng)中需要對某一幀率的視頻圖像進(jìn)行實(shí)時的去霧處理，這些算法顯然無法滿足 實(shí)時性、高速視頻流等要求。
[0005] 因此，需要提供一種快速的圖像去霧方法，滿足圖像處理過程中實(shí)時性、高速性的 需求

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
[0007] -種圖像去霧方法，該方法的步驟包括
[0008] 通過圖像采集裝置，獲取原始圖像I ;
[0009] 基于原始圖像I，計(jì)算圖像I的暗通道IdaA;
[0010] 利用暗通道IdaA對原始圖像I的全局大氣參數(shù)A進(jìn)行估計(jì)；
[0011] 基于暗通道Idarii和全局大氣參數(shù)A對原始圖像I的大氣透射率t進(jìn)行估計(jì)；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像去霧方法，其特征在于，該方法的步驟包括 通過圖像采集裝置，獲取原始圖像I ; 基于原始圖像I，計(jì)算圖像I的暗通道Idarii; 利用暗通道IdaA對原始圖像I的全局大氣參數(shù)A進(jìn)行估計(jì)； 基于暗通道IdaA和全局大氣參數(shù)A對原始圖像I的大氣透射率t進(jìn)行估計(jì)； 利用全局大氣參數(shù)A和大氣透射率t去除原始圖像中的霧，獲得去霧后的清晰圖像J。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，利用公式：
f算暗通道Idalrk，其中，Idalrk表示彩色圖像的暗通道，Γ表示彩色 圖像的每個通道，Ω (X)表示以像素 X為中心的一個窗口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，通過計(jì)算暗通道I daA 的最大值，并減去一個修正因子Λ A來確定全局大氣參數(shù)A。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，所述修正因子Λ A的取 值為30。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，利用公式：
以及暗通道Idart和全局大氣參數(shù)A確定大氣透射率t。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，所述因子ω為去霧后 的圖像保留一定的景深，所述因子ω取0.8。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，利用公式：
、及全局大氣參數(shù)A和大氣透射率t去除原始圖像I中的霧。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視頻圖像去霧方法，其特征在于，該方法的步驟進(jìn)一步 包括利用公另
f所述清晰圖像J的亮度進(jìn)行校正，其中c為圖像的 R、G、B三個通道，Avg。為某一通道的所有像素點(diǎn)的灰度值的均值。
9. 一種圖像去霧的FPGA，其特征在于，該FPGA包括 RGB同步模塊，用于調(diào)整輸入圖像信號之間的時序關(guān)系，獲得穩(wěn)定的、符合處理時序的 圖像數(shù)據(jù)； 圖像暗通道產(chǎn)生模塊，利用公?
卜算暗通道IdaA; 全局大氣參數(shù)計(jì)算模塊，基于暗通道IdaA，計(jì)算暗通道IdaA的最大值，并減去修正因子 Λ A，確定全局大氣參數(shù)A ; 大氣透射率計(jì)算模塊，基于暗通道產(chǎn)k和全局大氣參數(shù)Α，利用公式：
商定大氣透射率t ; 圖像恢復(fù)單元，基于暗通道IdaA、全局大氣參數(shù)A和大氣透射率t，利用公 . l(x') - A 式= + 4去除原始圖像/中的霧，獲得清晰圖像J，再利用公式 :廣(I:) = f/e(x)對清晰圖像/的亮度進(jìn)行校正； ^vQc 圖像輸出模塊，用于將恢復(fù)后的圖像輸出。
10. -種包含權(quán)利要求9所述圖像去霧FPGA的去霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 圖像采集單元，用于采集原始圖像； 去霧FPGA，用于對原始圖像進(jìn)行去霧處理； 圖像輸出單元，用于輸出去霧后的清晰圖像； 供電模塊，用于為系統(tǒng)單元模塊供電。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像去霧方法，該方法的步驟包括通過圖像采集裝置，獲取原始圖像I；基于原始圖像I，計(jì)算圖像I的暗通道Idark；利用暗通道Idark對原始圖像I的全局大氣參數(shù)A進(jìn)行估計(jì)；基于暗通道Idark和全局大氣參數(shù)A對原始圖像I的大氣透射率t進(jìn)行估計(jì)；利用全局大氣參數(shù)A和大氣透射率t去除原始圖像中的霧，獲得去霧后的清晰圖像J。本發(fā)明所述技術(shù)方案能夠在處理30幀/秒的視頻圖像的同時，保證系統(tǒng)正常、穩(wěn)定的工作；系統(tǒng)集成度高、可靠性高，性能優(yōu)異；設(shè)計(jì)靈活，開發(fā)周期短，成本低；系統(tǒng)可長期維護(hù)，現(xiàn)場可升級，非常方便地根據(jù)用戶的要求來改進(jìn)設(shè)計(jì)，而不用改動整體的電路結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】G06T5-00
【公開號】CN104732497
【申請?zhí)枴緾N201510146558
【發(fā)明人】周曉波, 劉桑
【申請人】北京交通大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月31日