[發明專利]一種線性與非線性濾波器相結合的非均勻性校正方法

有效

• 申請號: 201210453680.3
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102968776A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 桑紅石;梁巢兵;高偉;張靜;王文;李利榮;趙慧;謝連波
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

1.一種線性與非線性濾波器相結合的非均勻性校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1?0?1：逐幀接收紅外焦平面輸出圖像序列，對每一幀當前圖像，依據圖像中每個像素位置的當前增益、偏移校正參數值進行線性校正，得到校正圖像，校正公式如下：

y_ij(n)＝g_ij(n)x_ij(n)+o_ij(n)

其中y_ij(n)為校正圖像，x_ij(n)為焦平面輸出圖像，i和j分別表示像素的行、列位置，n表示當前圖像在紅外焦平面輸出圖像序列中的序號，g_ij(n)、o_ij(n)分別為當前增益、偏移校正系數。如果當前圖像為第一幀，且已對紅外焦平面陣列進行過基于黑體的標定，則以標定得到的增益、偏移校正值作為g_ij(n)和o_ij(n)，否則取g_ij(n)=1，o_ij(n)＝0。如果當前圖像不是第一幀，則采用前一幀的校正參數更新值作為g_ij(n)和o_ij(n)；

步驟102：判斷當前圖像非均勻性水平是較高還是較低，如果當前圖像非均勻性水平較高，則轉入步驟103；如果當前圖像非均勻性水平較低，則轉入步驟104；

步驟1?03：對校正圖像進行模板為11x11的均值濾波，并以濾波后的圖像作為真實場景的估計圖像，以校正圖像與估計圖像的差值作為誤差圖像，并計算誤差圖像的絕對均值，用當前圖像的誤差圖像絕對均值與前一幀圖像的誤差圖像絕對均值之比衡量誤差變化程度，如果該比值接近1，則將當前圖像非均勻性水平stuck遞增1，否則將stuck清零，具體公式如下：

e_ij(n)＝y_ij(n)-t_ij(n)

ame(n)=1MNΣi=1MΣj=1N|eij(n)|]]>

ratio(n)＝mae(n)/mae(n-1)

如果1-α≤ratio(n)≤1+α，則?stuck＝stuck+1，否則?stuck＝0

其中y_ij(n)為校正圖像，t_ij(n)為估計圖像，e_ij(n)為誤差圖像，ame(n)為誤差圖像絕對均值，ratio(n)為當前誤差圖像絕對均值與前一幀誤差圖像絕對均值的比值，α為預先設置的常數，且0＜α＜0.1；

步驟104：對校正圖像進行模板為5x5的非線性平滑濾波，以濾波輸出圖像作為對真實場景的估計圖像，并將校正圖像與估計圖像相減，得到誤差圖像，具體公式為e_ij(n)＝y_ij(n)-t_ij(n)，其中y_ij(n)為校正圖像，t_ij(n)為估計圖像，e_ij(n)為誤差圖像。非線性濾波器同時實現異常像素（壞元、沖激噪聲）檢測與替換并計算校正參數的自適應迭代步長；

步驟105：將校正圖像與變化參考圖像相減后取絕對值，將所得差值圖像的每個像素值與變化閾值比較，如果像素值大于變化閾值，則設置迭代步長為預先設定的固定迭代步長或步驟104中得到的自適應迭代步長，同時更新變化參考圖像中對應像素位置的值；否則，設置迭代步長為0，同時保持變化參考圖像中對應像素位置的值不變。具體公式如下：

ηij′(n)=ηij(n),|tij(n)-zij(n)|>T0,else]]>

zij(n+1)=tij(n),|tij(n)-zij(n)|>Tzij(n),else]]>

其中η_ij(n)為11x11均值濾波器使用的固定迭代步長或5x5非線性平滑濾波的自適應迭代步長，η′_ij(n)為實際迭代步長，t_ij(n)為目標圖像，z_ij(n)為變化參考圖像，z_ij(n+1)為用于下一幀的變化參考圖像。T為變化閾值。z_ij(n)的初始值設置為大于輸入圖像最大值；

步驟106：執行非均勻性校正參數的更新，具體公式如下：

g_ij(n+1)＝g_ij(n)-η′_ij(n)e_ij(n)·y_ij(n)

o_ij(n+1)＝o_ij(n)-η′_ij(n)e_ij(n)

其中g_ij(n+1)為更新后的增益校正參數，o_ij(n+1)為更新后的偏移校正參數，η′_ij(n)為步驟105得到的迭代步長，e_ij(n)為步驟103或104得到的誤差圖像，y_ij(n)為步驟101得到的校正圖像；

步驟107：重復以上步驟101至106，直到紅外焦平面輸出圖像的所有幀都處理完畢為止。