一种基于dsp的视频去雾优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数字图像处理、嵌入式软件优化的技术领域，具体涉及一种基于DSP的 视频去雾优化方法。
【背景技术】
[0002] 雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动 必然会排放大量细颗粒物(PM 2.5)，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度 将持续积聚，这些细颗粒物会对成像光线产生散射作用。这种散射作用使得透射光的强度 衰减，从而造成图像的对比度下降，图像变得模糊。雾霾会严重影响户外视频设备的功能 性，因此视频去雾问题在视频监控、智能交通等领域受到非常高的重视。
[0003] 嵌入式平台以其便携性、功能的特定性在商业产品领域有很大的优势。常用的嵌 入式平台有ARM、DSP、FPGA等，每一种平台都有其独特的优势。ARM主要用于控制算法的实 现，能够很好的控制外围设备，但是针对视频这种数据量较大的情况处理显得力不从心。 FPGA在逻辑设计方面有得天独厚的优势，并且其并行化处理的能力使得其在针对数据吞吐 量较大的场合得心应手，但是其开发成本高，程序设计复杂。DSP针对数字信号处理和图像 处理很有优势，其内部集成一些硬件的运算器，并且可以进行流水线的指令处理，实现一定 程度的并行计算，而且DSP成本较低，开发方便。市面上也有些嵌入式平台集成上面的两种 处理器，这样可以各自发挥自己的优势，配合使用可以达到更好的效果。
[0004] 当前的去雾算法，许多都存在功能性和实时性之间的矛盾，如何缓和这种矛盾，在 满足功能性的前提下能够在嵌入式平台上达到实时去雾已成为当前迫切需要解决的问题。
[0005] 现有技术一（He K，Sun J，Tang X · Single image haze removal using darkchanne1 prior. IEEE Transactions on Pattern Analysis andMachine Intelligence，2011,33(12) :2341-2353)通过对大量无雾图像统计特征观察，发现了被命 名为暗原色先验的先验规律。该方法在处理效果上有非常好的表现，开辟了图像去雾的一 个新领域。但是文中采用软抠图来细化透射率图，复杂度非常高，后来文章作者又使用导向 滤波代替软抠图的方式，去雾效果相当，处理速度却提高100倍左右。但是即使使用导向滤 波，基于DSP实现高清视频的实时去雾仍然具有强大的挑战性。现有技术二(CN103347171A， 发明名称:基于dsp的雾天视频处理系统及方法)设计了一套针对雾天视频的处理系统，包 含硬件和软件的设计，程序优化中针对有些变化缓慢的参数采用隔时更新的方法减少处理 时间。但是作者最后只说到针对432*283的图像进行仿真处理达到3.622s，并没有明确表示 在DSP平台上针对高清视频能否达到实时性。现有技术三(CN 104394302A，发明名称:一种 基于fpga的实时视频去雾系统)基于FPGA平台实现视频去雾算法，FPGA可以实现快速并行 计算，作者提到可以针对1280*720大小的图像处理速度达到30ms/帧，满足实时要求。但是 作者是在FPGA平台上实现该算法，其硬件成本高，开发周期长，这也是不得不考虑的问题。 现有技术四（CN 102222316A，发明名称:一种基于dma的双缓冲乒乓并行结构图像处理优化 方法）中针对DSP平台上的图像处理提出了一种基于DMA的双缓冲优化方式，有效地提高了 CPU和DMA控制器的利用率，提升DSP在实时图像处理方面的性能。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于：1)本发明提出的优化方法针对分辨率为1280*720的交通视频 进行去雾处理，能够在DSP平台上达到实时性;2)本发明提出的基于DMA双缓冲操作方式，节 省数据搬移的时间；3)本发明针对去雾算法中使用到的滤波器，提出行和列分开处理，各行 和各列之间无相关性，可与DMA双缓冲紧密结合提升处理速度。
[0007] 本发明采用的技术方案为:一种基于DSP的视频去雾优化方法，该方法包括如下步 骤：
[0008] 1)DMA双缓冲操作步骤
[0009]第一步DMA把DDR上需要处理的部分源数据搬移到输入缓存区1中；
[0010]第二步DMA搬移部分需要处理的源数据搬移到输入缓存区2中，同时CPU对输入缓 存区1中的数据进行去雾处理，处理完的数据保存在输出缓存区1中；
[0011]第三步DMA搬移输出缓存区1中的数据至DDR目的数据存储空间中，同时CPU对输入 缓存区2中的数据进行去雾处理，处理完的数据保存在输出缓存区2中；
[0012]第四步把输出缓存区2中的数据使用DMA搬移至DDR目的数据存储空间中，并回到 第一步以此方式循环下去，直至数据处理完成；
[0013] 2)滤波器行和列分开处理步骤
[0014]步骤1):输入一帧需要滤波处理的数据；
[0015] 步骤2):对数据进行行处理并保存中间结果，其中数据都是使用DMA双缓冲操作按 行搬移；
[0016] 步骤3):针对步骤2)得到的中间结果进行列处理，其中数据都是使用DMA双缓冲操 作按列搬移；
[0017] 步骤4):保存滤波后的结果。
[0018] 本发明技术方案的优点和积极效果为：
[0019 ] 1 )、本发明针对去雾算法提出的基于DMA双缓冲操作的优化方法，节省数据搬移的 时间，可以大大提高去雾算法的处理速度。
[0020] 2)、本发明针对去雾算法中使用到的各种滤波器，如最小值滤波、最大值滤波、以 及均值滤波，提出滤波器行和列分开处理，可以有效的和DMA双缓冲操作相结合，提高算法 的处理速度。并且针对片上缓存区不足的情况下仍然可以正常处理。
[0021] 3)、本发明提出的优化方法针对1280*720分辨率的交通视频进行去雾处理，能够 在C674x系列DSP平台上达到实时性，处理速度在30ms/帧左右。
【附图说明】
[0022]图1为DMA双缓冲操作方式图；
[0023]图2为滤波器行和列分开处理流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
[0025] 本发明的技术方案分为两个部分:第一部分是针对片上缓冲区较小的情况下，进 行DMA双缓冲操作的设计；第二部分是针对去雾算法中的滤波器，结合DSP平台上DMA的特 性，进行行和列分开处理。
[0026] 1)DMA双缓冲操作设计
[0027]由于本发明的处理对象是高清视频，单帧分辨率大小在1280*720以上，这么大的 数据需要保存在DSP平台的DDR中。而在进行算法处理时首先需要靠 CPU读取DDR中的