基于分布式计算的视频去雾系统及视频去雾方法技术方案

本发明专利技术公开了基于分布式计算的视频去雾系统及视频去雾方法，本发明专利技术系统包括部署在分布式计算架构上的输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，每个模块均有多台计算机以分布式架构的方式负责执行，本发明专利技术方法将输入的有雾视频将被分拆成帧流，透射率估计模块同时计算数帧的透射率，大气光照度估计模块计算出对应帧的大气光照度，无雾图像生成模块产生有雾帧所对应的无雾图像，并按照帧的正确序列顺序输出。本发明专利技术拥有更高的处理速度，具备实时处理能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉领域，更具体地，涉及到一种基于分布式计算的视频去雾系统及视频去雾方法。
技术介绍
雾霾天气致使视频设备所摄取的视频数据模糊不清，严重降低了数据的质量。目标跟踪系统、目标识别系统等高度依赖于视频数据清晰度的应用将因此而无法正常运作。视频去雾能够以低清晰度的有雾视频作为输入，经一系列处理后，输出无雾的视频数据。因此，视频去雾对视频数据的分析和处理具有极其重要的意义。目前视频去雾的方法均只针对去雾效果，并不着重于其性能，因而普遍存在着效率瓶颈，无法达到实时处理的要求。然而，大部分的视频数据分析系统，在视频数据的清晰度上有特殊要求的同时，往往还需要具备实时处理的能力。过于缓慢的视频去雾处理速度，将无法满足各大视频处理系统的性能指标，导致其实用性不高，推广和应用也受到了局限。另一方面，由于大部分视频去雾算法所涉及的一些固有的基本的运算步骤，其本身在计算时具有较高的时间复杂度，尝试从视频去雾算法本身出发提高整体效率也在一定程度上存在着困难。如何进一步提高视频去雾方法的处理效率是一个关键且有现实意义的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于进一步提高视频去雾的处理速度，以使其达到实时处理的要求。为实现上述目的，本专利技术公开了基于分布式计算的视频去雾系统，采用Apache Storm作为分布式计算的实现架构，包括部署在分布式计算架构上输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，各模块分5层部署：第1层为输入节点，读取视频帧流；第2层为透射率估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的透射率估计单元，用以估计单个图像帧所对应的透射率，并将结果输出到第3层；第3层为大气光照估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的大气光照估计单元，用以接收第2层的透射率并估计对应的大气光照度，将结果输出到第4层；第4层为无雾图像生成模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的无雾图像生成单元，用以接收第3层输出的大气光照度，同时生成无雾图像帧， 并输出到第5层；第5层为输出节点，用于输出视频流。进一步地，所述的第1层的输入节点以Apache Storm中的Spout实现，第2～5层的所有节点以Apache Storm中的Blot实现。其中，所述的输出节点将无雾图像帧按照视频序列的正确顺序排序后输出视频流。优选地，所述的输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，平均配到若干台计算机上运行。本专利技术还公开了的基于分布式计算的视频去雾方法，包括以下步骤：S1.将有雾视频以帧流的形式作为输入，以每秒n帧的速率，通过输入节点输入图像帧It1,It2,…,Itn到Redis缓冲池中；S2.输入节点不断从Redis缓冲池中读取有雾的图像帧，并输出到透射率估计模块中；S3.透射率估计模块同时估计n帧图像的透射率Tt1,Tt2,…,Ttn，并将结果输入到大气光照度估计模块中；S4.大气光照度估计模块根据图像帧It1,It2,…,Itn的透射率Tt1,Tt2,..,Ttn，同时估计出其对应的大气光照度At1,At2,…,Atn，并将结果输出到无雾图像生成模块中；S5.无雾图像生成模块根据It1,It2,…,Itn和Tt1,Tt2,..,Ttn以及At1,At2,…,Atn，生成无雾帧Jt1,Jt2,…,Jtn；S6.对无雾帧Jt1,Jt2,…,Jtn按照正确的序列顺序进行排序，得到排好序的无雾帧Jt,Jt+1,…,Jt+n-1，其中Jt表示Jt1,Jt2,…,Jtn中序列顺序最前的无雾帧；S7.将排好序的无雾帧Jt,Jt+1,…,Jt+n-1输出到Redis缓冲池；S8.从Redis缓冲池中不断读取无雾帧，重新合成视频流并通过输出节点输出。其中，所述步骤S3中的透射率估计模块，由多个透射率估计单元组成，每个透射率估计单元的实现方式均相同，其具体实现如下：给定一帧有雾图像I，透射率估计单元计算其对应的透射率： t ( x ) = e - β min y = Ω ( x ) [ α 0 + α 1 I v a l ( y ) + α 2 I s a t ( y ) ] , ]]>其中，t是I所对应的透射率，Ω(x)是尺寸为15╳15的以x为中心的局部块，β是大气散射系数，β＝1.0，Ival和Isat分别是HSV颜色空间下的亮度及饱和度，α0、α1和α2为线性系数，α0＝0.1893，α1＝1.0267，α2＝-1.2966。其中，步骤S4中大气光照度估计模块，由多个大气光照度估计单元组成，每个估 计单元的实现方式均相同，其具体实现如下： A = I ( x ) , x ∈ { x | ∀ y : t ( y ) > t ( x )本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于分布式计算的视频去雾系统，采用Apache Storm作为分布式计算的实现架构，其特征在于：包括部署在分布式计算架构上输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，各模块分5层部署：第1层为输入节点，读取视频帧流；第2层为透射率估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的透射率估计单元，用以估计单个图像帧所对应的透射率，并将结果输出到第3层；第3层为大气光照估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的大气光照估计单元，用以接收第2层的透射率并估计对应的大气光照度，将结果输出到第4层；第4层为无雾图像生成模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的无雾图像生成单元，用以接收第3层输出的大气光照度，同时生成无雾图像帧，并输出到第5层；第5层为输出节点，用于输出视频流。

【技术特征摘要】
1.基于分布式计算的视频去雾系统，采用Apache Storm作为分布式计算的实现架构，其特征在于：包括部署在分布式计算架构上输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，各模块分5层部署：第1层为输入节点，读取视频帧流；第2层为透射率估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的透射率估计单元，用以估计单个图像帧所对应的透射率，并将结果输出到第3层；第3层为大气光照估计模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的大气光照估计单元，用以接收第2层的透射率并估计对应的大气光照度，将结果输出到第4层；第4层为无雾图像生成模块，由多个节点组成，每个节点都部署有一个独立的无雾图像生成单元，用以接收第3层输出的大气光照度，同时生成无雾图像帧，并输出到第5层；第5层为输出节点，用于输出视频流。2.根据权利要求1所述的基于分布式计算的视频去雾系统，其特征在于：所述的第1层的输入节点以Apache Storm中的Spout实现，第2～5层的所有节点以Apache Storm中的Blot实现。3.根据权利要求1或2所述的基于分布式计算的视频去雾系统，其特征在于：所述的输出节点将无雾图像帧按照视频序列的正确顺序排序后输出视频流。4.根据权利要求3所述的基于分布式计算的视频去雾系统，其特征在于：所述的输入节点、透射率估计模块、大气光照估计模块、无雾图像生成模块，输出节点，平均配到若干台计算机上运行。5.权利要求1～4任一项所述的基于分布式计算的视频去雾系统的视频去雾方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将有雾视频以帧流的形式作为输入，以每秒n帧的速率，输入图像帧It1,It2,…,Itn到Redis缓冲池中；S2.输入节点不断从Redis缓冲池中读取有雾的图像帧，并输出到透射率估计模块中；S3.透射率估计模块同时估计n帧图像的透射率Tt1,Tt2,…,Ttn，并将结果输入到大气光照度估计模块中；S4.大...

【专利技术属性】
技术研发人员：王美华，麦嘉铭，梁云，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44