[發明專利]基于FPGA的低延時圖像去霧系統

在審

• 申請號: 202110972033.2
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113658081A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 陳俊;焦斌
• 申請（專利權）人: 湖南君瀚信息技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 彭小蘭

本申請涉及一種基于FPGA的低延時圖像去霧系統，該系統包括：緩存模塊、大氣光計算模塊、導向濾波模塊、去霧運算模塊以及數據處理模塊。本系統中通過在緩存模塊中采用濾波滑動窗口將待去霧圖像分為多組圖像數據，使得后續處理模塊可如流水線般不斷對圖像數據進行處理，實現低延時和降低資源占用量的能力。

技術領域

本申請涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種基于FPGA的低延時圖像去霧系統。

背景技術

無人機或無人車在進行偵查、遠程控制或啟用視覺導航時，很大程度上依賴于成像質量較高的圖像。在霧、霾等不良天氣條件下，由于大氣中混濁的媒介對光的吸收和散射影響嚴重，使得大氣能見度降低，拍攝圖像的質量和清晰度嚴重受到影響，導致無人機或無人車圖像出現退化和模糊的問題，使圖像中的基本信息特征失真、受損，進而影響無人機或無人車的遠程控制、視覺導航、目標實時追蹤等后期任務。因此，對無人機或無人車獲取的圖像進行實時去霧處理有著重要的研究和應用價值。

目前實現去霧算法的平臺主要有三種：1.基于PC或嵌入式計算法軟件的圖像處理，該處理為CPU算法架構，靈活易部署但其不具備低延時的去霧圖像處理能力。2.基于ASIC專用圖像處理主要為圖像幀處理方式，其采用基于幀的圖像去霧處理，具有多通道異步處理能力，但不具有低延時的處理優勢。3.基于FPGA處理方式：基于FPGA的處理方式為自行設計算法流程和細節。

但上述現有技術中，都具有計算延時的問題，均不能滿足于有嚴苛的實時性系統的要求，如巡航飛彈、高速無人機等。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠降低延時的基于FPGA的低延時圖像去霧系統。

一種基于FPGA的低延時圖像去霧系統，所述系統包括：緩存模塊、大氣光計算模塊、導向濾波模塊、去霧運算模塊以及數據處理模塊；

所述緩存模塊，用于將輸入的待去霧圖像數據的當前幀圖像，通過預設尺寸的濾波滑動窗口進行遍歷，在每次移動后根據所述濾波滑動窗口生成一組圖像數據，并將依次生成的圖像數據傳輸至所述大氣光計算模塊以及導向濾波模塊；

所述大氣光計算模塊，用于依次對當前幀圖像中各組圖像數據進行統計處理后，得到一幀圖像的直方圖面積以及灰度統計值，并將其傳輸至所述數據處理模塊；

所述數據處理模塊，用于根據一幀圖像的直方圖面積以及灰度統計值進行計算得到該幀圖像的大氣光估計值，并將其傳輸至所述去霧運算模塊；

所述導向濾波模塊，用于依次對各組所述圖像數據進行導向濾波處理得到相應的濾波圖像，并依次將所述濾波圖像傳輸至所述去霧運算模塊；

所述去霧運算模塊，用于根據上一幀圖像的大氣光估計值以及多個所述濾波圖像依次分別計算出各組圖像數據的去霧圖像，最終得到去霧后的當前幀圖像。

在其中一實施例中，所述濾波滑動窗口的中心從當前幀圖像的第一行第一列的像素開始以每次向右移動一列直至所述濾波滑動窗口的中心遍歷第一行所有的像素，再向下移動一行，從當前幀圖像的第二行第一列的像素開始向右移動，直至所述濾波滑動窗口的中心遍歷當前幀圖像的所有像素。

在其中一實施例中，所述系統包括第一存儲器，所述濾波滑動窗口每次移動得到的一組圖像數據按列將每一行的數據緩存至所述存儲器中；

當所述濾波滑動窗口向右移動一列后，得到一組新的圖像數據，則所述第一存儲器將最新的一行數據替換掉最先緩存至第一存儲器中一行數據。

在其中一實施例中，所述第一存儲器采用數據位寬合并的數據緩存方式。

在其中一實施例中，在所述緩存模塊中，將依次生成的各組圖像數據中心所在列上的像素數據傳輸至所述導向濾波模塊進行導向濾波處理，將各組圖像數據的中心像素數據傳輸至所述大氣光計算模塊進行當前幀圖像的直方圖面積以及灰度統計值的計算。