[發明專利]一種針對無源毫米波圖像的增強處理方法

無效

• 申請號: 201010577695.1
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102054267A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 李良超;熊金濤;楊建宇;韓波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于無源毫米波圖像的處理技術領域，特別是涉及一種利用壓縮傳感和輪廓波(小波)技術對無源毫米波掃描所成像進行增強處理的方法。

背景技術

根據黑體輻射理論，任何溫度高于絕對零度的物體，都會輻射不同強度的電磁波。無源毫米波掃描圖像是利用場景和目標輻射能量分布的差異實現其成像的，其成像機理類似于紅外和光學成像。無源毫米波成像具有其獨特的技術優勢，它能穿透煙、云、雨、霧及戰場硝煙等，具有全天時、全天候工作能力；且對非金屬材料具有穿透性、而具有一定的反偽裝能力。無源毫米波由于是被動接收信號成像，不易被發現，生存能力亦大大增強；而在毫米波頻段，因金屬對冷空的反射，人工物體輻射與背景輻射差異更大，成像對比度高，有利于目標的探測與識別。這些特點使其在某些應用中具有其他成像技術不可替代的優勢，尤其在場面監視、飛機著陸、戰場監視、軍事偵察、反恐斗爭等領域中均有著重大應用價值。因而無源毫米波成像技術已成為繼光學成像、紅外和微波成像外的一種新興的重要探測及成像技術，也是當前無源探測成像技術發展的重要方向。無源毫米波成像的方法是利用毫米波頻段接收天線對目標的毫米波輻射能量進行掃描、再將能量溫度轉化為圖像上對應的像素；但因毫米波輻射計受天線孔徑大小的限制，表現為低通系統、成像模糊，而系統沖擊響應則表現為將沖擊點的能量向周圍擴散、所獲取的無源毫米波圖像分辨率非常低。這對于安檢體系來說，危險物品的輪廓就不容易得到識別和檢測。

常規圖像增強方法分為空域處理和頻域處理兩類。空域處理是對原圖像上的像素點進行處理，而對于低對比度的毫米波圖像，其方法不可避免地會帶來噪聲增強過度(即產生虛假輪廓)和圖像細節增強不足的現象；頻域處理方法主要是將圖像轉化到頻域或者小波域進行處理；且二者在圖像增強時都易產生“振鈴”現象。此外，基于傅里葉變換的方法會造成細節信息損失；基于小波變換的增強方法通過在變換域中對小波系數進行處理、在增強圖像部分細節的同時有效地抑制了圖像噪聲，但是由一維小波組成的二維可分離小波基只在有限的方向存在，不能很好地表示圖像中全方位的信息、且細節信息的增強明顯不足，近年來多尺度幾何分析理論的提出和發展，彌補了小波變換的這一缺陷。輪廓波變換是一種新的圖像二維表示方法，具有多分辨率、局部定位、多方向性、近鄰界采樣和各向異性等性質，其基函數分布于多尺度(頻率)、多方向上，在相同基上采通過少部分系數即可有效地捕捉圖像中的邊緣輪廓，而邊緣輪廓正是自然圖像中的主要特征；輪廓波變換首先用拉普拉斯塔式濾波器對圖像按不同分辨率進行分解、產生原始圖像的一個低通濾波后的圖像及原始圖像與低通(濾波后)圖像之間的一個差值圖像；再對得到的低通圖像繼續分解得到下一分辨率圖像層的低通圖像和差值圖像。如此依次濾波分解從而得到不同分辨率的圖像層，最后對每一分辨率圖像層的低通圖像和差值圖像分別進行相應的閾值處理以達到去噪作用。二維方向濾波器組對于拉普拉斯分解得到的每一分辨率圖像層的差值圖像進行處理；即將各層圖像對應分解為2的n次方的方向子帶，再將每層方向子帶中的高通子帶輸入二維方向濾波器組，然后將經濾波處理后圖像中的奇異點依次連接、形成線形圖像結構，從而捕獲到圖像的輪廓，因此輪廓波變換能有效地應用在圖像增強領域。然而在對毫米波圖像進行處理的時候，輪廓波處理技術卻存在對毫米波成像系統低通特性的適應性差、處理的效果差；這是由于毫米波圖像的噪聲方差大，高頻信息丟失嚴重，若單純利用輪廓波技術對毫米波圖像進行處理、將會產生新的虛假輪廓成份、嚴重影響圖像質量。