【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，具体涉及一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法、系统。
技术介绍
1、去雾算法是图像处理
的一个重要研究方向，旨在通过对雾霾图像进行复原和增强，使图像更清晰、真实，有效的应对恶劣天气和大气干扰带来的问题。传统去雾算法一般应用于视频监控与自动驾驶、无人机与航空影像处理以及自然景观摄影技术。在医疗领域中，内窥镜作为一种依赖其设计结构和成像原理的可插入人体器官内的光学医疗设备，主要用于检查和诊断人体腔内病变和异常情况，以及介入肿瘤切除、息肉摘除和异物取出等手术过程。手术过程中使用内窥镜有许多突出特点，传统手术会对人体造成较大的创口，在内窥镜系统的辅助下，手术可达微创效果，极大降低手术的风险，术后恢复更快；内窥镜能够提高诊断的准确性。因此，内窥镜的发展和优化受到广泛关注。
2、内窥镜的使用不仅取决于输出图像的清晰程度，而且对实时性的要求极其严格。由于进行内窥镜手术时，因人体内的温度和内窥镜表面存在温差，内窥镜表面会出现雾气，导致视频图像可视效果差和色差严重等，使图像的质量严重降低，从而影响医务人员对检查结果的判断、延长检查时间以及诱发医疗事故等。虽然对去雾算法已有一定研究，但由于传统去雾算法复杂度高，直接应用硬件实现实时性低，不能满足内窥镜在医生手术过程实时性的要求。因此，内窥镜的快速实时视频去雾算法的实现成为了当前智慧医疗系统研究中的一个热门话题。
3、要对内窥镜图像的快速去雾常用的方法有卷积神经网络和传统图像算法，用卷积神经网络来对图像进行去雾不仅会消耗大量的资源且实时性比较差、成
4、近年来，fpga在图像处理和目标检测领域发展迅速，这得益于其高性能、低功耗和低成本的特点，因此fpga对于内窥镜图像的处理可以达到更低的成本以及更好的传输速度，从而适应不同的工业领域。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法、系统，基于暗通道先验理论，对该算法中的大气光照强度估计值、暗通道图、透射率值以及雾气保留因子进行优化，改进后的算法更适合fpga实现。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，通过内窥镜图像采集模块设置在fpga上的图像暗通道计算模块、大气光强度计算模块、图像透射率计算优化模块、无雾图像还原模块实现，其中，
4、所述内窥镜图像采集模块包括用于采集原始有雾图像数据的内窥镜采集单元以及将所述内窥镜采集单元采集到的原始有雾图像数据的每两个连续字节进行拼接后形成的16位rgb565格式的图像数据进行存储的缓存单元，令16位rgb565格式的图像数据为第一图像数据；
5、所述图像暗通道计算模块包括获取所述第一图像数据中的每个像素点的rgb最小值的像素最小值单元，所述像素最小值单元将所述第一图像数据变成第二图像数据以及对所述第二图像数据中的某一像素点周边区域进行rgb最小值滤波的3*3最小值滤波模块、对所述3*3最小值滤波模块的输出数据进行均值滤波的3*3均值滤波模块，最终所述3*3均值滤波模块输出暗通道图像数据，所述3*3最小值滤波模块将所述第二图像数据变成原始暗通道图像数据；
6、所述大气光强度计算模块用于根据所述暗通道图像数据的前y％的像素值作为大气光强度；
7、所述图像透射率计算优化模块用于根据所述大气光强度和暗通道数据计算图像透射率；
8、所述无雾图像还原模块用于根据所述原始有雾图像数据、大气光强度和透射率还原出无雾图像数据。
9、作为优化，还包括hdmi显示模块，所述hdmi显示模块用于将所述无雾图像数据显示呈可视化图像。
10、作为优化，所述3*3最小值滤波模块包括两个第一fifo、三个寄存器和一个第一3*3窗口，所述3*3最小值滤波模块的工作过程如下：
11、a1、两个所述第一fifo分别依次按序存储来自所述像素最小值单元的所述第二图像数据第q行和第(q+1)行的像素点的像素值，所述第一fifo所存储的数量与所述第一图像数据的分辨率相匹配，当两个第一fifo依次按序存储满来自所述像素最小值单元的像素值后，所述像素最小值单元继续依次传来所述第二图像数据第(q+2)的像素点的像素值作为第三行数据；
12、a2、将两个所述第一fifo以及第三行数据的前三列像素值置于所述第一3*3窗口中；
13、a3、将两个所述第一fifo的首列以及第三行数据的首列所存储的像素值进行对比，选取第一列最小的像素值存储在其中一个寄存器中；
14、a4、再将两个所述第一fifo的第二列以及第三行数据的第二列所存储的像素值进行对比，选取第二列最小的像素值存储在另一个寄存器中，同时，已经存储在寄存器中的第一列最小的像素值存储至第三个寄存器中；
15、a5、再将两个所述第一fifo的第三列以及第三行数据的第三列所存储的像素值进行对比，选取第三列最小的像素值；
16、a6、将所述第三列最小的像素值、第一列最小的像素值、第二列所存储的像素值三者相互进行对比，选取三者中最小的像素值作为所述3*3最小值滤波模块输出的原始暗通道图像数据的第q行的像素点的像素值；
17、a7、判断所述第一3*3窗口是否移动到最后边，若是，则跳转至a9，否则，跳转至a8；
18、a8、将所述第一3*3窗口向后移动一位，使得两个所述第一fifo以及第三行数据的原本的第二列分别作为新的首列，且原本的列数依次顺延形成新的列数，然后返回a2；
19、a9、判断所述像素最小值单元是否还有像素值需要传送，若是，将两个所述第一fifo的存储空间清空，将q＝q+1，返回a1，否则，结束最小值滤波。
20、作为优化，所述3*3最小值滤波模块与3*3均值滤波模块之间还包括光晕消除单元，所述光晕消除单元包括加法器和除法器，所述加法器用于将所述3*3最小值滤波模块输出的原始暗通道图像数据的像素点的像素值和像素最小值单元输出的最小值图像数据的像素值相加得到新的像素值，所述除法器用于将所述加法器输出的相加结果的二进制向右移一位，得到输入至所述3*3均值滤波模块的输入数据，所述光晕消除单元将所述原始暗通道图像数据变为第三图像数据。
21、作为优化，所述3*3均值滤波模块包括两个串行设置的第二fifo以及一个第二3*3窗口，所述3*3均值滤波模块的工作过程如下：
22、b1、两个所述第一fifo分别依次按序存储来自所述光晕消除单元的所述第三图像数据第p行和第(p+1)行的像素点的像素值，所述第二fifo所存储的数量与所述第三图像数据的分辨率相匹配，当两个第二fifo依次按序存储满来自所述光晕消除单元的像素值后，所述像素最小值单元继本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，通过内窥镜图像采集模块以及设置在FPGA上的图像暗通道计算模块、大气光强度计算模块、图像透射率计算优化模块、无雾图像还原模块实现，其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现系统，其特征在于，还包括HDMI显示模块，所述HDMI显示模块用于将所述无雾图像数据显示呈可视化图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述3*3最小值滤波模块包括两个第一FIFO、三个寄存器和一个第一3*3窗口，所述3*3最小值滤波模块的工作过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述3*3最小值滤波模块与3*3均值滤波模块之间还包括光晕消除单元，所述光晕消除单元包括加法器和除法器，所述加法器用于将所述3*3最小值滤波模块输出的原始暗通道图像数据的像素点的像素值和像素最小值单元输出的第二图像数据的像素值相加得到新的像素值，所述除法器用于将所述加法器输出的相加结果的二进制向右移一位，得到输入至所述3*3均值滤波模块
5.根据权利要求4所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述3*3均值滤波模块包括两个串行设置的第二FIFO以及一个第二3*3窗口，所述3*3均值滤波模块的工作过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述暗通道图像数据中的每个像素点的像素值由所述3*3均值滤波模块输出的8位数据组成。
7.根据权利要求6所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述图像透射率由所述暗通道图像数据的每个像素点的透射率组成，具体表达式为：
8.根据权利要求9所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述无雾图像数据具体表示为：
9.根据权利要求8所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，在所述无雾图像还原模块和HDMI显示模块之间还设置有图像增强模块，所述图像增强模块用于通过gamma校准增强所述原始无雾图像数据的对比度。
10.一种基于改进暗通道算法的去雾实现系统，用于实现权利要求1-9任一所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，包括内窥镜图像采集模块以及安装在FPGA上沿信号传输方向依次设置的图像暗通道计算模块、大气光强度计算模块、图像透射率计算优化模块、无雾图像还原模块和HDMI显示模块。
...【技术特征摘要】
1.一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，通过内窥镜图像采集模块以及设置在fpga上的图像暗通道计算模块、大气光强度计算模块、图像透射率计算优化模块、无雾图像还原模块实现，其中，
2.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现系统，其特征在于，还包括hdmi显示模块，所述hdmi显示模块用于将所述无雾图像数据显示呈可视化图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述3*3最小值滤波模块包括两个第一fifo、三个寄存器和一个第一3*3窗口，所述3*3最小值滤波模块的工作过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于改进暗通道算法的去雾实现方法，其特征在于，所述3*3最小值滤波模块与3*3均值滤波模块之间还包括光晕消除单元，所述光晕消除单元包括加法器和除法器，所述加法器用于将所述3*3最小值滤波模块输出的原始暗通道图像数据的像素点的像素值和像素最小值单元输出的第二图像数据的像素值相加得到新的像素值，所述除法器用于将所述加法器输出的相加结果的二进制向右移一位，得到输入至所述3*3均值滤波模块的输入数据，所述光晕消除单元将所述原始暗通道图像数据变为第三图像数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于改进暗通道算法...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇，杨家斌，王元发，王慧倩，吴天次，冉春澜，曹恩苓，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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