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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
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。
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[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）
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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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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
