本技术介绍了一种专门针对雨天环境下车辆检测的多模块协同去雨技术及系统。该系统接收有雨图像作为输入,利用卷积层对原始噪声进行过滤,并构建了一个渐进式信息感知模块,以增强对雨天图像的处理能力。
背景技术
当下关于汽车智能化的研究正成为焦点,智能车辆技术在保障交通安全、促进城市发展等方面发挥着重要的作用。在智能汽车的诸多关键子系统中,车辆检测系统发挥着识别交通场景中车辆目标并计算其空间位置的作用,因而保证车辆检测系统的稳定工作,对于智能汽车的制动、避障等功能具有重要意义。
在车辆检测的诸多方法中,受益于较低的成本,基于计算机视觉的车辆检测方法的应用较其它方法更为广泛。然而实际的交通环境较为复杂多变,所以有必要持续优化主要以SSD、YOLO系列模型为代表的基准车辆检测方法的性能,从而保障智能汽车在各种工况下的安全行驶。为巩固与提升车辆检测方法的性能,目前常规的做法是采用一个通用且强大的基准车辆检测方法作为底层架构,然后通过不断优化基准车辆检测方法的各种组件以使其满足各种检测任务的需求。刘等通过设计特征融合的方式提升了SSD检测远距离车辆的准确率。徐等基于融入注意力机制和优化损失函数的策略改善了YOLOX-S的车辆检测精度。与此同时,部分学者致力于提升特定场景中基准车辆检测方法的精确率,Ning等通过融合DenseNet和注意力机制的方法提升了雾天场景下YOLOv3的车辆检测性能。张等基于优化损失函数和网络结构的方法改善了RetinaNet在夜间场景的车辆检测精度。虽然上述优化方法提升了基准车辆检测方法的检测性能,但对智能汽车而言可能并非是最优解。众所周知,复杂场景中车载相机生成的图像可能会存在不同程度的退化,这从根本上制约了图像中蕴含的车辆特征信息。就雨天场景而言,附着在镜头或车窗玻璃上的雨滴会直接干扰背景的可见度,悬浮在空气中的雨滴会对光照产生散射,甚至当雨量更大时,密集的雨线会在空气中会聚集成明显的雨纹和雨雾,从而遮挡了车辆背景层中的各类物体。这些干扰因素皆会导致有雨图像存在纹理细节丢失、边缘信息退化等问题,进而造成车辆检测准确率降低,直接威胁智能汽车的安全行驶。因此,加强图像去雨研究以丰富车辆背景层的特征信息,对于提升车辆检测方法的性能具有重要意义。
图像去雨是一项经典的图像恢复任务,伴随着智慧物流、智能汽车等产业对图像质量愈加严格的要求,这项工作正成为热点。早期的图像去雨方法多数以模型驱动为主,即根据图像的先验知识,例如雨纹方向、密度等设计去雨模型,其中的方法有判别性稀疏编码、高斯混合模型,但这类方法未考虑雨雾等其它因素。受益于人工智能的蓬勃发展,以数据驱动为核心的去雨方法成为主流,Li等提出了一种非局部增强的编码器-解码器架构用于学习复杂的特征,从而在准确建模雨纹的同时保留了图像细节。Zhang等构造了一种基于雨密度感知的去雨方法。Ren等综合考虑网络结构及损失函数,搭建了一个简单又高效的基线去雨方法。以上方法虽然可以实现图像去雨,但存在因去雨不彻底导致的雨层残留,过度去雨诱发的背景损坏。Zamir等提出的MPRNet将去雨过程分解成多个阶段实现了渐进式去雨,同时基于通道注意力提取深层特征,又建立了跨阶段特征融合机制强化各个阶段之间的信息交互,因此,MPRNet在有效去雨的同时缓解了雨层残留和背景损坏。然而,MPRNet复杂的结构设计导致了网络参数量的增加及运行时间的延长。
综上,现有的去雨方法不可忽视的各类缺陷限制了其在雨天车辆检测中的直接应用。
实现思路