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基于ZYNQ的实时去雾系统设计实现

计算机工程与设计 2023年第1期44卷 314-320,F0003页

作者：陆成姚小江解其云张润芃南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210046

针对雾霾天气下视觉系统成像存在纹理色彩信息丢失、无法实时去雾等问题,提出一种基于可编程逻辑架构改进的Retinex去雾算法。在传统Retinex算法基础上进行光照估计、色彩平衡、图像融合等多方面优化,通过指令约束、逻辑优化满足系统资... 详细信息

针对雾霾天气下视觉系统成像存在纹理色彩信息丢失、无法实时去雾等问题,提出一种基于可编程逻辑架构改进的Retinex去雾算法。在传统Retinex算法基础上进行光照估计、色彩平衡、图像融合等多方面优化,通过指令约束、逻辑优化满足系统资源要求。实验结果表明,相较基于HSV空间的多尺度Retinex算法处理,改进算法处理后3幅图像平均的信息熵和峰值信噪比略有提高,结构相似性指标至少提高27.01%。在图像处理耗时方面,有至少17倍的加速,处理一帧800×480大小彩色图像仅需4.03 ms。验证了构建的去雾系统同时满足了去雾效果与实时性的要求。

关键词：现场可编程门阵列视网膜皮层高层次综合实时去雾硬件加速并行计算软硬件协同

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海上监控视频实时去雾算法研究

北京理工大学学报 2018年第4期38卷 381-386页

作者：神和龙尹勇夏桂林唐皇大连海事大学航海动态仿真与控制实验室辽宁大连116026

为提高船舶在雾天航行的安全性,对船舶监控视频流进行实时去雾.建立雾天退化物理模型,采用数学中不等式缩放理论估计出每帧有雾图像的透射率和全局大气光,然后根据雾天成像的物理模型恢复出每帧去雾图像.根据海上监控视频图像具有大面... 详细信息

为提高船舶在雾天航行的安全性,对船舶监控视频流进行实时去雾.建立雾天退化物理模型,采用数学中不等式缩放理论估计出每帧有雾图像的透射率和全局大气光,然后根据雾天成像的物理模型恢复出每帧去雾图像.根据海上监控视频图像具有大面积天空和海水,对该算法中的参数依据航海目标细节恢复程度和图像对比度等因素进行估计.实验结果表明,该算法能够有效恢复海上目标的细节清晰度和提高图像的对比度,又能满足视频流实时去雾的要求,说明算法能够较好地解决海上监控视频实时去雾问题.

关键词：不等式缩放参数估计实时去雾细节清晰度

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单幅图像梯度域实时去雾算法

计算机工程 2016年第10期42卷 266-270页

作者：潘磊袁小珂周欢中国民用航空飞行学院计算机学院四川广汉618307 四川大学计算机学院成都610065

针对现有去雾算法实时性不足的缺陷,同时为了改善目前梯度域去雾算法易产生误差、稳定性较弱的问题,提出一种单幅图像的梯度域实时去雾算法。该算法基于大气光散射模型,根据透射率的估计值直接计算雾天图像的梯度衰减系数,并进行梯度复... 详细信息

针对现有去雾算法实时性不足的缺陷,同时为了改善目前梯度域去雾算法易产生误差、稳定性较弱的问题,提出一种单幅图像的梯度域实时去雾算法。该算法基于大气光散射模型,根据透射率的估计值直接计算雾天图像的梯度衰减系数,并进行梯度复原。对于图像边界位置上的像素点,先在空间域上进行去雾处理,然后将处理后的像素值作为边界条件,从梯度域重建出最终的复原图像。实验结果表明,该算法能获得较好的去雾效果,且实时性较高。

关键词：图像去雾图像复原梯度域暗通道先验实时去雾

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车载视频实时去雾算法的研究与实现

车载视频实时去雾算法的研究与实现

作者：吴冬夏华南理工大学

学位级别：硕士

在雾霾天气环境下,道路能见度下降。车辆在行驶过程中,由于视野受阻容易引发交通事故。车载视频实时去雾系统能够在雾霾天气下实时采集前方道路图像并恢复出较清晰图像,帮助驾驶员准确判断前方道路状况,从而避免交通事故的发生。同时,... 详细信息

在雾霾天气环境下,道路能见度下降。车辆在行驶过程中,由于视野受阻容易引发交通事故。车载视频实时去雾系统能够在雾霾天气下实时采集前方道路图像并恢复出较清晰图像,帮助驾驶员准确判断前方道路状况,从而避免交通事故的发生。同时,目前市面上基于视觉的先进辅助驾驶系统大都不能处理雾霾图像。因此,在雾天条件下,由于采集图像对比度、清晰度的下降会影响先进辅助驾驶系统决策的准确性,甚至使其失效。车载视频实时去雾系统能够作为其他基于视觉的先进辅助驾驶系统的预处理系统,帮助提高鲁棒性。因此,对车载视频实时去雾算法的研究具有十分重要的现实意义。本文首先从雾霾成因及雾天图像成像清晰度、对比度下降原因出发,介绍了当前图像去雾算法中常用的大气散射模型,并介绍了评价图像去雾质量的客观评价指标。然后介绍了基于暗通道先验的图像去雾算法,并针对其存在的大气光强度估计误差、明亮区域透射率估计偏低等问题进行改进,最后对恢复图像进行增强以改善视觉效果。接着,在改进的图像去雾算法基础上,首先利用滑动均值滤波对帧间大气光强度估计值进行平滑,改善去雾视频的闪烁抖动,然后利用视频前后帧的相关性降低大气光强度估计的计算复杂度,最后采用基于灰度引导图像的快速导向滤波算法对透射率进行优化,在保证恢复视频质量的前提下提高视频去雾速度。为了验证算法的有效性,本文在目前车载系统中常见的Android平台上实现视频去雾算法,并对算法性能、效果等进行测试。测试结果表明,本文提出的车载视频去雾算法能够在资源受限的Android平台上对雾天视频图像进行实时去雾,且去雾后视频质量较好。

关键词：大气散射模型暗通道先验快速导向滤波实时去雾 Android

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基于嵌入式的视频实时去雾、压缩与传输系统

基于嵌入式的视频实时去雾、压缩与传输系统

作者：宋艺敏湖南大学

学位级别：硕士

针对夜间有雾天气,场景中的大气光照强度比较微弱且含有人工光源,此时主光源为人工光源,有雾图像的大气光值不再为一个固定值,而是由人工光源位置不同而发生改变的大气光函数,为此本论文基于高斯滤波和信息损耗理论约束提出改进的夜间... 详细信息

针对夜间有雾天气,场景中的大气光照强度比较微弱且含有人工光源,此时主光源为人工光源,有雾图像的大气光值不再为一个固定值,而是由人工光源位置不同而发生改变的大气光函数,为此本论文基于高斯滤波和信息损耗理论约束提出改进的夜间实时去雾算法,该算法处理后图像信息质量显著提高,有效提升图像的清晰度和对比度,并在此基础上优化算法达到快速去雾效果,具有高实时性。同时针对高清摄像头在有雾场景中拍摄视频所得到的图像画面质量降低、图像数据量较大,并且需要实时去雾处理与网络传输的问题,本论文以优化本文所提出的夜间视频图像实时去雾算法为核心,使用H.264标准对视频数据进行压缩编码,通过UDP组播协议网络传输,采用多任务绑定多核处理器的并行处理算法,建立一种夜间视频实时采集、去雾、压缩以及网络传输系统。该系统性能较为优越,兼备高质量和高稳定的特点。本论文主要研究工作的具体情况如下:1、本文通过学习夜间有雾场景中雾成像特性,研究和分析多种经典图像去雾算法的去雾原理和实验效果,建立适用于夜间含人工光源场景的大气传输模型,基于高斯滤波函数估计随光源位置变化而改变的大气光函数,根据信息损耗理论调整有雾图像中大气传输透射率,并采用快速中值滤波细化大气传输透射率,提出改进的夜间实时去雾算法,实现快速高效地对夜间有雾图像进行去雾处理。2、本文采用Cortex-A9架构的i.MX6Quad四核处理器芯片,在以Linux内核为操作系统搭建的软件开发平台中,通过驱动和使用OV5640高清图像传感器设备,采集视频图像数据,优化基于高斯滤波和信息损耗理论的去雾算法,使用硬件编解码单元对视频数据进行H.264格式的压缩编码操作,并通过UDP组播协议将压缩后的视频数据进行网络传输,最后在上位机端完成实时显示。3、本文嵌入式系统中采用多核处理器并行算法,将系统中的视频数据采集、快速图像去雾、VPU视频压缩编码以及UDP网络传输等多项任务绑定到处理器的不同核心上,充分利用系统资源,提高嵌入式系统的总体性能。在本文提出的去雾算法和嵌入式系统基础之上进行仿真实验,与各种经典和改进后的去雾算法实验结果相比,本文算法对有雾图像恢复程度较高,处理后图像色彩自然,去雾效果较好,能够高效和实时地应用在嵌入式系统中。

关键词：实时去雾 H.264标准多核处理器 i.MX6Quad OV5640 嵌入式系统

基于暗通道先验的图像实时去雾方法研究与实现

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基于暗通道先验的图像实时去雾方法研究与实现

作者：王茹西安电子科技大学

学位级别：硕士

受雾霾天气的影响,室外拍摄的视频、图像不可避免的遭到降质,图像对比度和信息辨识度严重降低,给诸如室外目标识别与跟踪、公路视频监控等领域的工作开展增加了一定难度。因此对图像去雾的研究具有广阔的应用前景。目前,图像去雾算法已... 详细信息

受雾霾天气的影响,室外拍摄的视频、图像不可避免的遭到降质,图像对比度和信息辨识度严重降低,给诸如室外目标识别与跟踪、公路视频监控等领域的工作开展增加了一定难度。因此对图像去雾的研究具有广阔的应用前景。目前,图像去雾算法已取得了不错的研究成果,如暗通道先验图像去雾算法,由于良好的去雾效果和较低的计算复杂度被广泛应用在计算机视觉领域。但随着近些年高清视频的发展,对图像去雾的实时应用提出了更高的要求。暗通道算法因难以在普通CPU平台上达到实时处理,限制了进一步的推广。现有研究工作利用GPU并行计算实现对暗通道算法的加速处理,但仅能达到对较低分辨率图像的实时处理,与高清视频图像实时去雾的目标仍有相当距离。本文基于对经典暗通道先验图像去雾算法的研究,提出了一种GPU高性能并行计算方案,实现了高清视频图像的实时去雾。本文的主要创新性工作如下:一、对暗通道先验图像去雾算法在视频图像去雾中的应用做出优化和改进。针对将暗通道算法逐帧处理应用在视频去雾上,提出一种基于前向预测的平均大气光值计算方法,有效地控制了相邻帧由于大气光值不同所引起的视频闪烁问题。改进后的算法能够很好地应用在视频图像去雾中,并获得了良好的去雾效果。二、针对改进后的暗通道先验图像去雾算法,提出GPU高性能并行计算方案,实现了高清视频图像的实时去雾。针对算法计算复杂度高的几个模块,本文提出了一种基于转置的积分图并行算法实现了均值滤波算法模块,并通过合并步骤进一步提升了导向滤波的算法效率;引入一种快速滤波方法对最小值滤波进行了优化;为保证算法效率,结合归约算法,提出了一种合理简化的分块大气光值计算方法。实验结果表明:在不损失处理精度的条件下,本文所提GPU并行算法,对1080p高清视频图像在Tesla C2075和K80 GPU上分别可以达到39fps和52fps的处理速度。相比CPU,加速比分别达到31倍和40倍以上,能够满足高清视频图像的实时去雾要求。

关键词：实时去雾高性能并行计算暗通道积分图

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实时图像去雾方法研究

实时图像去雾方法研究

作者：赵常凯沈阳理工大学

学位级别：硕士

图像去雾处理研究近年以来是计算机视觉和数字图像处理领域的研究热点,其技术主要有：基于大气散射物理模型和非模型的图像去雾方法。本文采用基于大气物理模型的去雾方法进行深入研究,主要研究内容包括如下：首先,阐述了图像去雾技术... 详细信息

图像去雾处理研究近年以来是计算机视觉和数字图像处理领域的研究热点,其技术主要有：基于大气散射物理模型和非模型的图像去雾方法。本文采用基于大气物理模型的去雾方法进行深入研究,主要研究内容包括如下：首先,阐述了图像去雾技术研究的现状和意义,对去雾算法进行分类比较,说明各自算法的优缺点。本文就基于大气散射模型的去雾处理方法进行了深入研究并根据大气散射物理模型的特点研究了雾霾的形成原理。理解了图像在有雾天气条件下退化的本质原因,结合有雾图像的特点阐明了图像去雾研究的基础理论。其次,研究了两种主要的基于大气散射模型的去雾方法,分别为基于局部对比度最大化的去雾方法和基于暗原色先验的去雾方法。通过深入研究这两种算法的原理,并阐述了其各自的优缺点。基于局部对比度最大化的方法,利用清晰图像具有相对于有雾图像对比度大的特点,通过在马尔科夫随机域上对大气光建模,利用图割算法求解大气光进而求解无雾图像。基于局部对比度最大化的方法恢复的无雾图像对比度更大,同时色彩过于饱和并会在景深不连续处产生光晕。基于暗原色先验方法在估计局部高亮物体的透射率时会产生误差,本文研究了一种基于暗原色先验和图割的去雾方法,该方法能够有效校正原方法估测的透射率的不足。实验证明,该算法能够有效地对原有获得的透射率进行校正,最终得到的去雾清晰图像无论在边缘细节还是在色彩方面都有明显效果。最后,基于大气物理模型并利用双边滤波研究一种实时图像去雾方法,该方法首先利用大气物理模型的原理,并结合暗原色先验和双边滤波器进行求解透射率,求解后的透射率直接带入模型计算无雾图像而不需要额外细化操作,因此提高了算法的计算效率。实验结果表面,该方法在计算速度上满足实时性要求。文章最后给出了去雾图像后的无参考质量评价方法,以便对去雾后的图像给出客观量化的评价。本文的算法使用Matlab和C++编写并验证。

关键词：大气物理模型暗原色先验实时去雾图割指导滤波

一种基于嵌入式多核处理器的实时图像去雾方法

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西南科技大学学报 2018年第1期33卷 62-67页

作者：周军廖晓波朱建公西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室四川绵阳621010

图像去雾是图像增强中的一种典型应用,广泛应用于智能交通、图像前期预处理等不同领域,但其实时处理效果一直不佳。提出了一种基于嵌入式多核处理器的实时图像去雾方法,该方法以大气散射为基础,基于He等人提出的Dark Channel Prior方法... 详细信息

图像去雾是图像增强中的一种典型应用,广泛应用于智能交通、图像前期预处理等不同领域,但其实时处理效果一直不佳。提出了一种基于嵌入式多核处理器的实时图像去雾方法,该方法以大气散射为基础,基于He等人提出的Dark Channel Prior方法,优化提出了一种新的修正算法,采用并行处理的方式降低运算量。实验表明,该算法在一个多核ARM处理器平台上能够达到实时图像去雾效果,缩短运算时间,提高图像质量。

关键词：图像去雾暗通道实时去雾大气散射模型并行处理

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光电测量系统高清图像实时去雾研究与实现

光电测量系统高清图像实时去雾研究与实现