去霧霾技術里程碑

　　冬春季節，中國大部分地區經常出現霧霾天氣，而北方地區經常出現沙塵天氣，這對室外監控和汽車駕駛造成很大的影響。室外監控攝像頭受到霧霾的影響，常常看不清監控對象(如車輛、行人、車牌號等)，造成在關鍵時刻失效的后果。而在有霧的情況下，汽車駕駛員常常因為看不清前方車輛和路面，造成惡性交通事故的情況也時有發生。

　　為此，富士通研究開發中心有限公司(以下簡稱富士通研發)研究開發了一種高性能實時圖像處理技術，能對霧、霾、沙塵等惡劣天氣下拍攝的圖像進行清晰化處理。通過此技術處理后的圖像，相對原霧霾圖像不僅能提高清晰度，而且在亮度、對比度、色彩等方面都有所增強。

　　現存的對霧霾圖像進行清晰化處理的技術分為兩類：霧霾修正方式和去霧霾方式。霧霾修正方式只是對霧霾圖像的亮度和對比度進行調節，雖然處理速度很快，但是清晰化程度不高，很難達到實際要求。

　　去霧霾方式是推測每一個像素點的霧霾濃度，將其去除。現實中給我們的印象是，在霧霾天氣下，近距離的物體看得比較清，霧霾的濃度小;遠距離的物體看不清，霧霾的濃度大。可以說，霧霾圖像=清晰圖像+霧霾濃度。因此，為了準確恢復清晰圖像，我們必須估計圖像中物體所處位置的霧霾濃度，這是高性能去霧霾技術的關鍵所在。

　　去霧霾方式為了得到高畫質的圖像，需要對每一個像素求最優值，因此需要大尺寸的復雜濾波器。因為計算復雜度比較高，使用軟件計算比較慢，而使用硬件的話，計算復雜和內存需求又會很高。這是現存大部分去霧霾技術的現狀。

　　去霧霾更高效

　　富士通研發希望使用簡單的操作來推測每個像素點的霧霾濃度，以大大降低處理復雜度和內存消耗。據悉，此技術通過單幅輸入圖像，先估算每個像素周邊范圍的霧霾濃度，生成一張粗映射圖。然后估算每個像素的霧霾濃度，生成一張細映射圖。最后，通過粗細兩張映射圖來決定每個像素的最終霧霾濃度。

　　此算法所有的操作都是基于像素局部范圍的，因此具有算法簡單、并行度高的特點。使用PC機軟件實現方式，處理720x480大小的圖像，速度可以達到30幀/秒(fps)。

　　其處理結果示例如下：

　　監控、導航好幫手

　　據悉，富士通研發將對開發的去霧霾技術進行現場測試和改良，目標是在2013年實用化，以助監控和導航一臂之力。同時，也將考慮使用硬件來實現，并與搭載到監控攝像頭及車載攝像頭上，以適應更廣泛的應用環境。

　　此外，此去霧霾技術也可以用于遙感圖像增強，以去除霧霾及大氣污染對地面物體可見度的影響。也可以用于機器視覺領域中的前處理，以去除惡劣天氣對圖像的降質影響，增加機器視覺的魯棒性。