人工智能赋能建材建工、汽车、交通及相关产业创新
孙宇, 高曙, 张炎鑫
海上多功能航标监控视频流具有静态海面背景占比高、动态船舶目标稀疏的鲜明场景特性, 同时受标载通信网络低带宽限制, 压缩后存在噪声叠加、块效应、振铃效应、帧模糊及帧间运动估计偏差等质量退化问题。现有通用视频质量增强方法难以兼顾单帧空域细节恢复与多帧时序信息利用, 无法满足上述场景需求。为此, 提出一种基于内容自适应融合的海上多功能航标监控视频流质量增强(CAF-VSMM)方法, 构建双分支融合增强模型。基于多尺度特征与时空网络的单帧增强分支, 通过虚拟帧挖掘单帧潜在时序信息, 结合像素重排与残差网络实现多尺度空域特征融合, 有效抑制压缩伪影与海上环境引发的空域质量退化; 基于动态移位窗口与帧间运动补偿的多帧增强分支, 高效建模长距离时空依赖, 利用分层偏移估计与可变形卷积实现多船场景帧间精准对齐, 缓解时域模糊与运动错位; 基于动态特征感知的内容自适应融合(DFP-CAF)模块, 依据监控视频流内容动态调整两分支特征权重, 实现静态背景重细节、动态目标重时序的自适应增强。实验结果表明: 在自建港口群航道监控视频数据集(PC-WMVD)上, 该方法的峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)、视频多方法评估融合(VMAF)指标分别达42.71 dB、99.33%、77.14%, 较次优对比方法提升3.90 dB、1.19百分点、6.50百分点; 在公开数据集JCT-VC上分别达28.66 dB、88.60%、55.40%, 较次优对比方法提升1.63 dB、5.42百分点、3.19百分点; 模型参数量为37.52×106、浮点运算量(FLOPs)为51.74×109, 处理帧率为41.52帧/s, 满足航道监控实时性要求。该方法已在某港口群航道智能监控系统中示范应用, 可显著提升船舶、航道标识等关键目标辨识度, 有效支撑船舶目标跟踪等下游任务, 验证了工程实用性与应用价值。