基于CLAHE的DSP實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)-論文.pdf

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1、第26卷第4期沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．26，No．420l4年8月JournalofShenyangUniversity(NaturalScience)Aug．2014文章編號(hào)：2095—5456(2014)04—0296—05基于CLAHE的DSP實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)許志遠(yuǎn)，王庸凱，孫康，張大恒，丁紀(jì)銘，王巖(大連海洋大學(xué)航海-9船舶工程學(xué)院，遼寧大連116023)摘要：為了解決戶外監(jiān)控系統(tǒng)在霧天視頻清晰度較低的問題，設(shè)計(jì)了一種以DSPTMS320DM642為硬件核心，以限定對(duì)比度自適應(yīng)直方圖均衡化(CLAHE)為去霧算法的視頻實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)．算法首先將原始圖像分割成若干個(gè)大小相

2、同的子區(qū)域，然后選取特定值截取每個(gè)子區(qū)域的直方圖，并將截取下的像素均勻分配到每個(gè)灰度級(jí)，最終得到限定對(duì)比度直方圖．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠有效提高霧天視頻清晰度．關(guān)鍵詞：霧；視頻清晰度；CLAHE；DSP；實(shí)時(shí)去霧中圖分類號(hào)：TP391．41文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A目前，霧天視頻圖像清晰化技術(shù)的研究已取CCS為集成開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)出了一種有效的視頻得了一些成果．MWilscyE1等以小波融合算法為實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)．核心，分別對(duì)前景和背景像素進(jìn)行增強(qiáng)處理．S．1系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理G．NarasimhanE]等根據(jù)大氣物理模型計(jì)算場景深度來恢復(fù)降質(zhì)視頻圖像的對(duì)比度．上述方法都1．1系統(tǒng)的構(gòu)成是基于物

3、理模型進(jìn)行視頻去霧，雖然能夠獲得較視頻實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)分為3個(gè)部分，分別是視頻好的效果，但是算法復(fù)雜，滿足實(shí)時(shí)性需要更高的采集、DSP去霧處理和視頻輸出，具體結(jié)構(gòu)見圖1．成本．針對(duì)這一問題，基于圖像處理的去霧算法被其中，視頻采集部分由CCD攝像頭和TI公司的提出，祝培[3]等提出基于移動(dòng)模板的去霧算法，處視頻A／D解碼器TVP5150組成；DSP部分主要理速度明顯提高，但是可能會(huì)出現(xiàn)塊效應(yīng)．目前，包括以TI公司的TMS32ODM642處理器，擴(kuò)展去霧算法的研究主要是基于單幅圖片進(jìn)行處理，4M*64bit同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(SDRAM)，32M位實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)的研究尚處于初步階段．本文以TIF

4、lash及一顆ALTERA公司EP2C5Q208C8的公司的TMS320DM642DSP芯片為核心，以限定FPGA芯片；視頻輸出部分主要由飛利浦對(duì)比度直方圖均衡化(CLAHE)為去霧算法，以SAA7105視頻編碼器和顯示器組成l4]．圖1視頻實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)構(gòu)成圖Fig．1Compositiondiagramofreal—timeDSPdefoggingsystem1．2工作原理轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)，接著數(shù)字視頻信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)的工作原理是：CCD攝像頭獲取霧天降DM642的視頻接口，通過EDMA傳輸?shù)劫|(zhì)模擬視頻信號(hào)，信號(hào)通過視頻解碼器TVP5150SDRAM中存儲(chǔ)，DM642的CPU使用在

5、CCS中收稿日期：2014—03—17基金項(xiàng)目：遼寧省教育廳計(jì)劃項(xiàng)目(L2012265)；大連海洋大學(xué)校人才引進(jìn)項(xiàng)目(SYYJ2011005)／作者簡介：許志遠(yuǎn)(1981一)，男，遼寧昌圖人，大連海洋大學(xué)講師，博士．第4期許志遠(yuǎn)等：基于CLAHE的DSP實(shí)時(shí)去霧系統(tǒng)297調(diào)試好的程序?qū)DRAM的圖像進(jìn)行去霧處理，(2)截取直方圖．計(jì)算每個(gè)子區(qū)域的灰度直處理結(jié)束后，將視頻信號(hào)經(jīng)過SAA7105視頻編碼方圖，并將每個(gè)子區(qū)域中的像素均勻分配到每個(gè)器輸出，這時(shí)去霧后的視頻就可顯示到主機(jī)屏幕．灰度級(jí)，于是，每個(gè)灰度級(jí)的平均像素?cái)?shù)可由公式(1)計(jì)算得出：2限定對(duì)比度自適應(yīng)直方圖均衡化去霧算法

6、：：=磐．(1)』gray自適應(yīng)直方圖均衡化(AHE)能夠有效地增式中，N刪是子區(qū)域中灰度級(jí)的數(shù)量；N啄是強(qiáng)每個(gè)區(qū)域的對(duì)比度，但是，相關(guān)區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)子區(qū)域z軸方向的像素?cái)?shù)；N啄v是子區(qū)域Y軸噪聲增強(qiáng)和處理速度過慢等現(xiàn)象[5]．針對(duì)這一方向的像素?cái)?shù)；問題，本設(shè)計(jì)提出限定對(duì)比度自適應(yīng)直方圖均衡基于公式(1)，理論截取限制值N旺可由公式化算法(CLAHE)．CLAHE對(duì)連續(xù)區(qū)域進(jìn)行直方(2)得出：圖均衡化，每個(gè)區(qū)域的中心是原始圖像的一個(gè)像Ncz—N1。N．(2)素，根據(jù)設(shè)定的亮度最大值對(duì)直方圖進(jìn)行截取，截式中，Ncn。是截取限制系數(shù)，其含義是限制子區(qū)域取下來的像素重新分配到每個(gè)灰度級(jí)．

7、新生成的每個(gè)灰度級(jí)所包含的像素?cái)?shù)不允許超過平均像素直方圖由于被限定了最大值，與原直方圖相比，能數(shù)的N。倍．夠更加有效地限制噪聲增強(qiáng)現(xiàn)象l_7]．原始直方圖和被截取后的直方圖如圖2所2．1OLAHE算法理論示．圖2a中，如果某個(gè)灰度級(jí)像素?cái)?shù)大于N，就本文結(jié)合霧天降質(zhì)圖像特性，提出基于會(huì)有部分像素被截?。绻x截取下來像素的CLAHE的去霧算法可由下面幾步來實(shí)現(xiàn)：總數(shù)為。，那么均勻分配到每個(gè)灰度級(jí)的像素(1)圖像分割．將原始圖像分割成若干個(gè)大數(shù)』＼，。就可由公式(3)給