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基本信息

作品名稱:
惡劣環境視頻增強算法研究及硬件實現
大類:
科技發明制作B類
小類:
信息技術
簡介:
視頻監控受環境影響較大,在煙、霧、水氣、雨、雪、黑暗等環境會大大降低成像質量,導致使用者很難辨認關鍵物體而惡劣環境更易誘發事故。因此,視頻優化產品的需求非常巨大。對此,我們提出了國際領先的視頻圖像增強算法,在保證處理效果的前提下,將處理速度提高為傳統圖片處理速度的100倍以上,并以此為基礎研發視頻圖像增強產品,能夠解決惡劣環境下視頻成像的質量問題,具有效果好、速度快、成本低、易部署的特點
詳細介紹:
原有的圖像增強方法都是面向靜態圖像增強而設計的,應用到動態的視頻圖像時會出現處理速度慢、處理效果不佳等問題,難以實際應用。本項目提出的方法能夠有效解決原有方法的不足,主要創新點有兩點:(1)利用視頻的時間冗余性和空間冗余性改進算法,將運動估計的原理和增強原理結合得非常緊密,使得處理速度最快可以達到50幀/秒(普通處理器),達到實時處理的能力。而傳統算法最快的處理時間也要一幀幾十秒,無法使用在視頻處理上。(2)重點研究了面向視頻特性的圖像加速算法,將其整合到視頻編解碼器中,成為具有視頻增強功能的新一代視頻播放器。通過將算法整合到視頻編解碼器中,可以有效降低部署成本和器件的體積功耗,擴大了適用范圍,尤其是能夠適用對體積和功耗有苛刻要求的環境。目前本算法已經分別在PC、FPGA以及iPhone上實現,效果明顯。以下為體現我們處理效果的一些圖片:(其中FPGA及配套PCB板設計系統已達到批量生產的要求,可以在零下40度到零上70攝氏度的工業級環境下正常工作。iPhone上的實現已上傳導蘋果的應用程序商店供用戶下載。)技術通過對視頻信號進行均衡,邊緣勾勒,增強,壓縮等多種處理來增強視頻圖像;通過對去霧算法和黑暗增強算法互相移植,產生更好的增強效果并大大拓寬了算法的適用范圍;將運動估計的原理和增強原理緊密結合,利用視頻的時間冗余性和空間冗余性改進算法,減少計算復雜度,可以到達實時處理的需求。市場上現有視頻增強器,基于傳統的圖像增強算法,采用多DSP實現。其體積和功耗龐大,成本高昂(接近1萬元,基于本項目的類似硬件產品成本在100元左右)。本技術的圖像增強效果好,除了黑夜增強、去霧的功能之外,還能處理高動態范圍的低光圖像(如開遠光燈的車輛)。并且針對不同天氣情況條件,自適應運用不同算法和參數提升視頻圖像質量,使清晰度大大提升。技術降低增強算法的復雜性,可以實現視頻圖像在PC、移動設備、嵌入式系統上的實時處理。將圖像增強算法整合到視頻編解碼器中,合二為一,降低時間空間開銷,在普通硬件平臺上就可實現,降低成本,方便部署。
獲獎情況:
1、在校內“挑戰杯”中獲得了特等獎。 2、本項目的創新成果得到國際學術界認可,相關論文發表在圖像處理國際頂級會議SIGGRAPH 2010(poster)以及ICME 2011,并投稿IEEE相關期刊。 3、眾多國內安防公司(如中國安防技術有限公司CSST“明景電子”、江蘇億通高科技股份有限公司、深圳市天和榮視頻技術有限公司等)正在積極推動將該技術應用到自身的產品當中。 4、本項目于2011年4月通過中國科學院國家科學圖書館文獻服務部查新。 5、獲得省級“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽一等獎

作品圖片

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