去霧霾技術(shù)里程碑

　　冬春季節(jié)，中國(guó)大部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)霧霾天氣，而北方地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)沙塵天氣，這對(duì)室外監(jiān)控和汽車駕駛造成很大的影響。室外監(jiān)控?cái)z像頭受到霧霾的影響，常常看不清監(jiān)控對(duì)象(如車輛、行人、車牌號(hào)等)，造成在關(guān)鍵時(shí)刻失效的后果。而在有霧的情況下，汽車駕駛員常常因?yàn)榭床磺迩胺杰囕v和路面，造成惡性交通事故的情況也時(shí)有發(fā)生。

　　為此，富士通研究開(kāi)發(fā)中心有限公司(以下簡(jiǎn)稱富士通研發(fā))研究開(kāi)發(fā)了一種高性能實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)，能對(duì)霧、霾、沙塵等惡劣天氣下拍攝的圖像進(jìn)行清晰化處理。通過(guò)此技術(shù)處理后的圖像，相對(duì)原霧霾圖像不僅能提高清晰度，而且在亮度、對(duì)比度、色彩等方面都有所增強(qiáng)。

　　現(xiàn)存的對(duì)霧霾圖像進(jìn)行清晰化處理的技術(shù)分為兩類：霧霾修正方式和去霧霾方式。霧霾修正方式只是對(duì)霧霾圖像的亮度和對(duì)比度進(jìn)行調(diào)節(jié)，雖然處理速度很快，但是清晰化程度不高，很難達(dá)到實(shí)際要求。

　　去霧霾方式是推測(cè)每一個(gè)像素點(diǎn)的霧霾濃度，將其去除。現(xiàn)實(shí)中給我們的印象是，在霧霾天氣下，近距離的物體看得比較清，霧霾的濃度小;遠(yuǎn)距離的物體看不清，霧霾的濃度大。可以說(shuō)，霧霾圖像=清晰圖像+霧霾濃度。因此，為了準(zhǔn)確恢復(fù)清晰圖像，我們必須估計(jì)圖像中物體所處位置的霧霾濃度，這是高性能去霧霾技術(shù)的關(guān)鍵所在。

　　去霧霾方式為了得到高畫(huà)質(zhì)的圖像，需要對(duì)每一個(gè)像素求最優(yōu)值，因此需要大尺寸的復(fù)雜濾波器。因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜度比較高，使用軟件計(jì)算比較慢，而使用硬件的話，計(jì)算復(fù)雜和內(nèi)存需求又會(huì)很高。這是現(xiàn)存大部分去霧霾技術(shù)的現(xiàn)狀。

　　去霧霾更高效

　　富士通研發(fā)希望使用簡(jiǎn)單的操作來(lái)推測(cè)每個(gè)像素點(diǎn)的霧霾濃度，以大大降低處理復(fù)雜度和內(nèi)存消耗。據(jù)悉，此技術(shù)通過(guò)單幅輸入圖像，先估算每個(gè)像素周邊范圍的霧霾濃度，生成一張粗映射圖。然后估算每個(gè)像素的霧霾濃度，生成一張細(xì)映射圖。最后，通過(guò)粗細(xì)兩張映射圖來(lái)決定每個(gè)像素的最終霧霾濃度。

　　此算法所有的操作都是基于像素局部范圍的，因此具有算法簡(jiǎn)單、并行度高的特點(diǎn)。使用PC機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)方式，處理720x480大小的圖像，速度可以達(dá)到30幀/秒(fps)。

　　其處理結(jié)果示例如下：

　　監(jiān)控、導(dǎo)航好幫手

　　據(jù)悉，富士通研發(fā)將對(duì)開(kāi)發(fā)的去霧霾技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和改良，目標(biāo)是在2013年實(shí)用化，以助監(jiān)控和導(dǎo)航一臂之力。同時(shí)，也將考慮使用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，并與搭載到監(jiān)控?cái)z像頭及車載攝像頭上，以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用環(huán)境。

　　此外，此去霧霾技術(shù)也可以用于遙感圖像增強(qiáng)，以去除霧霾及大氣污染對(duì)地面物體可見(jiàn)度的影響。也可以用于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中的前處理，以去除惡劣天氣對(duì)圖像的降質(zhì)影響，增加機(jī)器視覺(jué)的魯棒性。