一种基于DSP的视频去雾优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DSP的视频去雾优化方法，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。本发明专利技术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。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。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。

A method of video de fog optimization based on DSP

The invention discloses a DSP based video defogging optimization method, divided into two parts: the first part is for the on-chip buffer is small, design of DMA double buffer operation; the second part is about to filter fog algorithm, combined with the characteristics of the DSP platform DMA, line and listed separately. The invention provides an optimization method based on the double buffering operation of the DMA algorithm, which saves the time of data transmission, and greatly improves the processing speed of the algorithm. For a variety of filters to use fog algorithm, such as minimum and maximum value of Zhi Lvbo filter and mean filter, the filter processing rows and columns can be effectively separated, and DMA double buffer operation combination, improve the processing speed. And it can still be handled in the case of insufficient cache on the chip. In order to achieve real-time performance on the C674x series DSP platform, the 1280 * 720 resolution traffic video can be processed in real-time. The processing speed is about 30ms/ frames.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图像处理、嵌入式软件优化的
，具体涉及一种基于DSP的视频去雾优化方法。
技术介绍
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(PM2.5)，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。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。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。现有技术一(HeK,SunJ,TangX.Singleimagehazeremovalusingdarkchannelprior.IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence,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，专利技术名称：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(CN104394302A，专利技术名称：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(CN102222316A，专利技术名称：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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：1)本专利技术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)本专利技术提出的基于DMA双缓冲操作方式，节省数据搬移的时间；3)本专利技术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。本专利技术采用的技术方案为：一种基于DSP的视频去雾优化方法，该方法包括如下步骤：1)DMA双缓冲操作步骤第一步DMA把DDR上需要处理的部分源数据搬移到输入缓存区1中；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；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；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；2)滤波器行和列分开处理步骤步骤1)：输入一帧需要滤波处理的数据；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；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；步骤4)：保存滤波后的结果。本专利技术技术方案的优点和积极效果为：1)、本专利技术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。2)、本专利技术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。3)、本专利技术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。附图说明图1为DMA双缓冲操作方式图；图2为滤波器行和列分开处理流程图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例进一步说明本专利技术。本专利技术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。1)DMA双缓冲操作设计由于本专利技术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中的数据，处理完之后需要CPU把数据写入DDR。本专利技术针对的DSP平台是单核的，在读写数据的时候不能同时进行数据的处理，所以这种操作方式严重阻碍DSP的效率。本专利技术采用DSP平台上的DMA控制器进行数据的搬移，可以节省数据搬移的时间，CPU主要负责算法的处理。由于片上的缓存区资源是有限的，以C674x系列DSP为例，片上L2大小为256K。并且一个工程中一般包含多种算法，所以本专利技术中的去雾算法只能分配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DSP的视频去雾优化方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)DMA双缓冲操作步骤第一步DMA把DDR上需要处理的部分源数据搬移到输入缓存区1中；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；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；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；2)滤波器行和列分开处理步骤步骤1)：输入一帧需要滤波处理的数据；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；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；步骤4)：保存滤波后的结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的视频去雾优化方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)DMA双缓冲操作步骤
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；
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；
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌强，朱学俊，陈春霖，李峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34