[發明專利]對紅外視頻序列采用圖像配準的自適應非均勻性校正方法

有效

• 申請號: 201410320766.8
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN105318971B
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 隋修寶;曾俊杰;顏奇歡;錢毅濤;陳錢;顧國華;于雪蓮;錢惟賢;何偉基;錢佳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;H04N5/21
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種對紅外視頻序列采用圖像配準的自適應非均勻性校正方法，其特征在于，方法步驟如下：

步驟1)通過紅外熱像儀獲得實時的紅外視頻序列，對于實時的紅外視頻序列，選取前一幀圖像為參考幀圖像，后一幀圖像為當前幀圖像，圖像大小為M×N；

步驟2)分別計算上述兩幀圖像中每一行對應的像素值之和，即行投影值；分別計算上述兩幀圖像中每一列對應的像素值之和，即列投影值；并分別計算每一行和每一列的像素的平均值；

步驟3)對每一行和每一列分別對應的行投影值和列投影值進行修正，得到修正后的每一行和每一列分別對應的行投影值和列投影值：每一行對應的行投影值減去該行的圖像的平均值，每一列對應的列投影值分別減去該列的圖像的平均值，以消除盲元點對配準的影響；

步驟4)利用上述修正后的每一行和每一列分別對應的行投影值和列投影值計算出兩幀圖像在估計位移范圍內的所有行的互相關信息和列的互相關信息，上述互相關信息是與行或列的相對位移有關的函數，通過比較行和列的互相關信息矩陣，找到分別使得行和列的互相關信息最大的相對位移量(dx,dy)，即為圖像的位移；

步驟5)將假設位移加入到配準計算出的相對位移量(dx,dy)進行修正，得到自適應位移值；

步驟6)利用上述自適應位移值對圖像進行配準，得到兩幀圖像的重疊區域，在重疊區域內對參考幀和當前幀上相對應位置的像素值進行誤差函數的計算，用上述誤差函數更新該位置的增益和偏置系數。

2.根據權利要求1所述的對紅外視頻序列采用圖像配準的自適應非均勻性校正方法，其特征在于：上述步驟4)中，對圖像大小為M×N的參考幀和當前幀的行投影值進行互相關信息的計算，得到行向量互相關信息C_y(z)，圖像大小為M×N的參考幀和當前幀的列投影值進行互相關信息的計算，得到列向量互相關信息C_x(w)，互相關信息的計算公式為：

其中，和分別為上述步驟3中計算的行投影和列投影，i∈[n-1,n]，n-1代表參考幀，n代表當前幀，z為垂直位移，w為水平位移，且滿足z∈[1,2Δ₁],w∈[1,2Δ₂]，Δ₁為垂直方向預設位移，Δ₂為水平方向預設位移，然后在[C_y(1),C_y(2),…C_y(2₁)]和C_x(1),C_x(2),...C_x(2Δ₂)兩個行列互相關信息矩陣中找到兩個最大值和其中為使行列投影的互相關信息最大的位移值，而即圖像的垂直方向和水平方向上的相對位移量。

3.根據權利要求1所述的對紅外視頻序列采用圖像配準的自適應非均勻性校正方法，其特征在于：上述步驟5)中，將假設位移加入到配準計算出的相對位移量(dx,dy)進行修正，方法為：

在計算出對應于最大互相關信息的相對位移值(dx,dy)后，判斷兩幀配準圖像的方差差值的絕對值|DX(n-1)-DX(n)|來改變相對位移值，并按照下面公式來改變配準計算的行列偏移向量：

上式中，ds代表dx或dy，如參考幀和當前幀的方差的絕對值不大于設定閾值σ，σ根據實際圖像進行選擇，取值范圍為0.2～0.5，則使計算出的水平位移和垂直位移加1，反之，如果大于設定閾值，則不對水平位移和垂直位移進行修正。

4.根據權利要求1所述的對紅外視頻序列采用圖像配準的自適應非均勻性校正方法，其特征在于：上述步驟6)中，在對前后兩幀圖像進行配準時，采用雙向配準，在用當前幀配準參考幀的同時，用參考幀配準當前幀，得到兩組不一樣的重疊區域，然后將兩個重疊區域疊加在一起進行校正；采用最小均方差法得到誤差函數。