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一种高性能图像增强技术

富士通研究开发中心有限公司

2014-01-03

富士通研究开发中心有限公司(注1)开发了一种高性能图像增强技术,可以有效地对雾霾图像和低光照图像进行处理,并有效地滤除各种噪声,获得清晰逼真的复原图像。

此技术相对已有的技术,增强的图像清晰逼真、色彩丰富,并且运算速度快。目前,使用CPU和GPU协同工作,能够软件实现全高清实时处理(30fps@1920x1080)。此图像增强技术可用于视频监控系统、车载监控系统、数码相机等。对于视频监控系统的应用,可以使用软件形式运行于服务器端,也可以将其嵌入监控摄像头的图像处理芯片中。

【 开发背景 】

人们使用越来越多的监控摄像头保证城市、交通、公共场所等方面的安全,同时也使用越来越多的车载摄像头提高驾驶的安全性。但是,恶劣天气(如雾霾、沙尘、雨雪等)和低光照(如夜晚、背光、室内等)条件会大大降低此类摄像头的性能,使其拍摄的图像和视频可视性降低,往往难以辨别关键人、物等信息。我们将上述情况下拍摄的图像分别称为雾霾图像和低照度图像,它们有各种噪声,进行图像增强后就凸显出来了,从而降低了图像中关注对象的可辨识度,强烈降低人的主观感受。

为了解决此问题,富士通研究开发中心有限公司开发了一种高性能的图像增强技术,可以在有效地去除雾霾和低照度增强后,高效地滤除各种噪声,并保留物体色彩和细节,得到清晰逼真的复原图像。

【 课题 】

传统的图像增强技术(比如去雾霾和低照度增强技术)对图像进行处理之后,会大大增强图像中原有的噪声,往往在图像中出现大片颜色噪声(Color noise)和一些亮度噪声(Luma noise)。传统的图像增强技术不能有效地滤除这些噪声。

并且,传统的降噪方法不能解决两个问题:

1)有效滤除大片颜色噪声的同时保证物体色彩饱和度;

2)在滤除亮度噪声的同时保留物体的细节。

因此,我们需要开发一种高性能的图像增强技术,有效进行去雾霾处理和低照度增强处理之后,在图像降噪上既能滤除颜色噪声和亮度噪声,也最大可能地保留物体的色彩和细节。

【 我们开发的技术 】

我们开发的图像增强技术包括两个主要模块:图像修正和图像去噪,如图1所示。其中,图像修正模块包括图像去雾霾、低照度增强、对比度增强等技术。对于雾霾、沙尘、雨雪图像等,首先进行快速去雾霾处理,然后进行对比度增强,最后进行图像降噪;对于夜晚、背光、室内图像等,首先进行低照度增强处理,然后进行图像降噪处理。

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图 1 图像增强技术流程图

图像降噪模块包括两个步骤:确定滤波器窗口和滤波,如图2所示。在确定滤波窗口的过程中,我们根据图像局部特征,选择高相关性的区域,来确定可变的窗口。在滤波过程中,我们根据黑白区域的不同特性选择不同的滤波参数,可以去除较暗区域的噪声,同时保持较亮区域的锐度。

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图 2 图像降噪流程图

【 效果 】

(1) 软件实现高品质全高清实时处理,30fps@1920x1080(CPU: Intel i7-3770 3.40GHz, GPU: Nvidia GeForce GTX 670 )

(2) 处理结果如图3、图4、图5、图6所示。

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图 3 雾霾图像增强结果
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图 4 雨雪图像增强结果
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图 5 低照度图像增强结果
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图 6 图像降噪结果

【 今后的工作 】

在2013年,图像去雾霾、低照度增强、图像降噪技术都已经有成功的应用案例。在2014年,我们计划将此高性能图像增强技术在监控领域和车载领域进行实测,以期在中国市场获得更加广泛的应用。在实现方式上,可以以软件形式运行在监控系统的服务器端,进行1-4路高清实时处理;也可以将其嵌入在摄像头图像处理芯片上,在摄像头前端进行实时处理。


  • [1] 富士通研究开发中心有限公司:

    董事长 佐佐木繁。总公司地址:中国北京市。

关于Fujitsu(富士通)集团

Fujitsu(富士通)是世界领先的日本信息通信技术(ICT)企业,提供着全方位的技术产品、解决方案和服务。在全球拥有约17万名员工,客户遍布世界100多个国家。我们凭借在ICT领域的丰富经验和实力,致力于与客户携手共创美好的未来社会。富士通集团(东京证券交易所上市代码:6702)截至2013年3月31日财政年度的合并收益为4.4兆日元(470亿美元)
如需更多资讯,请浏览:http://www.fujitsu.com

富士通研究开发中心有限公司

富士通研究开发中心有限公司是日本富士通株式会社投资440万美元在中国境内设立的第一家独资法人研发机构。公司的研究领域覆盖了富士通株式会社的所有业务范围,即信息处理、通信、半导体和软件服务4大领域。
公司成立于1998年2月,公司的经营范围涉及多媒体系统的硬件、软件、半导体元器件与材料的技术开发和技术转让,提供相关的技术服务与咨询。
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媒体平台技术研究部

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邮箱: 邮箱:defogging@cn.fujitsu.com
公司:富士通研究开发中心有限公司上海分公司

新闻ID: 2014年01月03日
日期: 2014-01-03
公司: 富士通研究开发中心有限公司