[發明專利]一種紅外焦平面陣列圖像增強方法

有效

• 申請號: 200910062108.2
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101567080A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 鐘勝;王波;顏露新;張天序;桑農;李揚;劉濤;張磊;王曉光;王建輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于紅外焦平面探測器領域，具體涉及一種紅外焦平面陣列圖像增強方法。

背景技術

紅外成像系統隨著紅外探測器的發展而發展。在第一代紅外成像系統中，采用線列探測器，通過一維光機掃描實現成像。隨著CCD(ChargeCoupled?Device，電耦合器件)相關技術的成熟，到了20世紀70年代中期，IRFPA(Infrared?Focal?Plane?Array，紅外焦平面陣列)探測器的出現標志著第二代紅外成像系統——凝視紅外成像系統的誕生。與線列探測器相比，焦平面探測器成像具有空間分辨率高、探測能力強、幀頻高等優點，正迅速成為紅外成像技術的主流器件。目前凝視紅外成像系統已開始廣泛應用于夜視、海上營救搜索、天文、工業熱探測和醫學等民用領域，是紅外成像系統的發展方向。然而由于制造材料、工藝以及工作環境等方面的原因，紅外焦平面陣列輸出的圖像普遍存在目標對比度較弱，背景細節模糊等缺點。如某種紅外焦平面陣列的標稱輸出數據寬度是16位，然而實際的使用中，不管場景是怎樣的，大部分像素值集中在0x7EC0到0x82C0的范圍上，顯示效果不言而喻。所以對紅外焦平面陣列輸出的圖像進行圖像增強的預處理，使之適合特定應用，則十分必要。圖像增強的方法分為空域法和頻域法兩類，空域法主要是對圖像中的各個像素點進行操作；而頻域法是在圖像的某個變換域內，對圖像進行操作，修改變換后的系數，然后再進行反變換得到處理后的圖像。

頻域法將圖像看成一種二維信號，對其進行時域到頻域的變換。采用低通濾波(即只讓低頻信號通過)法，可去掉圖中的噪聲；采用高通濾波法，則可增強邊緣等高頻信號，使模糊的圖片變得清晰。但是用DSP處理器對一幅圖像進行頻域的正反變換，計算量大，很難適合實時性要求高的場合。頻域法在頻域對圖像進行增強，無論高通濾波或是低通濾波，都會很大程度的破壞原始圖像，很多有效的信息都有可能被濾除。頻域法計算復雜，很難由FPGA實現，所以頻域法應用于高實時性場合有其局限性。

直方圖均衡是一種典型的空間域的圖像增強方法，直方圖均衡化處理的中心思想是把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個灰度區間變成在全部灰度范圍內的均勻分布。原始圖像灰度值r歸一化在0～1之間，p(r)為原始圖像灰度分布的概率密度函數。直方圖均衡化處理實際上就是尋找一個灰度變換函數T，使得變化后的灰度值s＝T(r)，其中，s歸一化為0～1，即建立r與s之間的映射關系，要求處理后圖像灰度分布的概率密度函數p(s)＝1，期望所有灰度級出現概率相同。

對于數字圖像離散情況，其直方圖均衡化處理的計算步驟如下：

(1)統計原始圖像的直方圖

pr(rk)=nkn]]>

式中，r_k是歸一化的輸入圖像灰度，n_k是輸入圖像中歸一化灰度等于r_k的像素個數，n是輸入圖像的像素總數。

(2)計算直方圖累積分布曲線