[发明专利]基于FPGA的低延时图像去雾系统

说明书

本申请涉及一种基于FPGA的低延时图像去雾系统，该系统包括：缓存模块、大气光计算模块、导向滤波模块、去雾运算模块以及数据处理模块。本系统中通过在缓存模块中采用滤波滑动窗口将待去雾图像分为多组图像数据，使得后续处理模块可如流水线般不断对图像数据进行处理，实现低延时和降低资源占用量的能力。

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种基于FPGA的低延时图像去雾系统。

背景技术

无人机或无人车在进行侦查、远程控制或启用视觉导航时，很大程度上依赖于成像质量较高的图像。在雾、霾等不良天气条件下，由于大气中混浊的媒介对光的吸收和散射影响严重，使得大气能见度降低，拍摄图像的质量和清晰度严重受到影响，导致无人机或无人车图像出现退化和模糊的问题，使图像中的基本信息特征失真、受损，进而影响无人机或无人车的远程控制、视觉导航、目标实时追踪等后期任务。因此，对无人机或无人车获取的图像进行实时去雾处理有着重要的研究和应用价值。

目前实现去雾算法的平台主要有三种：1.基于PC或嵌入式计算法软件的图像处理，该处理为CPU算法架构，灵活易部署但其不具备低延时的去雾图像处理能力。2.基于ASIC专用图像处理主要为图像帧处理方式，其采用基于帧的图像去雾处理，具有多通道异步处理能力，但不具有低延时的处理优势。3.基于FPGA处理方式：基于FPGA的处理方式为自行设计算法流程和细节。

但上述现有技术中，都具有计算延时的问题，均不能满足于有严苛的实时性系统的要求，如巡航飞弹、高速无人机等。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低延时的基于FPGA的低延时图像去雾系统。

一种基于FPGA的低延时图像去雾系统，所述系统包括：缓存模块、大气光计算模块、导向滤波模块、去雾运算模块以及数据处理模块；

所述缓存模块，用于将输入的待去雾图像数据的当前帧图像，通过预设尺寸的滤波滑动窗口进行遍历，在每次移动后根据所述滤波滑动窗口生成一组图像数据，并将依次生成的图像数据传输至所述大气光计算模块以及导向滤波模块；

所述大气光计算模块，用于依次对当前帧图像中各组图像数据进行统计处理后，得到一帧图像的直方图面积以及灰度统计值，并将其传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，用于根据一帧图像的直方图面积以及灰度统计值进行计算得到该帧图像的大气光估计值，并将其传输至所述去雾运算模块；

所述导向滤波模块，用于依次对各组所述图像数据进行导向滤波处理得到相应的滤波图像，并依次将所述滤波图像传输至所述去雾运算模块；

所述去雾运算模块，用于根据上一帧图像的大气光估计值以及多个所述滤波图像依次分别计算出各组图像数据的去雾图像，最终得到去雾后的当前帧图像。

在其中一实施例中，所述滤波滑动窗口的中心从当前帧图像的第一行第一列的像素开始以每次向右移动一列直至所述滤波滑动窗口的中心遍历第一行所有的像素，再向下移动一行，从当前帧图像的第二行第一列的像素开始向右移动，直至所述滤波滑动窗口的中心遍历当前帧图像的所有像素。

在其中一实施例中，所述系统包括第一存储器，所述滤波滑动窗口每次移动得到的一组图像数据按列将每一行的数据缓存至所述存储器中；

当所述滤波滑动窗口向右移动一列后，得到一组新的图像数据，则所述第一存储器将最新的一行数据替换掉最先缓存至第一存储器中一行数据。

在其中一实施例中，所述第一存储器采用数据位宽合并的数据缓存方式。

在其中一实施例中，在所述缓存模块中，将依次生成的各组图像数据中心所在列上的像素数据传输至所述导向滤波模块进行导向滤波处理，将各组图像数据的中心像素数据传输至所述大气光计算模块进行当前帧图像的直方图面积以及灰度统计值的计算。