[發明專利]一種紅外熱圖像清晰度增強方法

有效

• 申請號: 201410421814.2
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104200450B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 杜娟;馮穎;胡池;胡躍明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及紅外圖像處理領域，具體涉及一種紅外熱圖像清晰度增強方法。

背景技術

針對紅外熱圖像具有灰度范圍低，整體圖像偏暗，邊沿模糊，混疊多種噪聲的特點，對紅外熱圖像的預處理非常重要，主要任務包括降低噪聲，提升灰度范圍，增強邊緣等任務。由于紅外熱像儀的傳感器特點，使得其成像分辨率較低，普通商用熱像儀的分辨率都不會超過640*480。而更高分辨率的熱像儀價格昂貴，現階段難以大范圍應用。因此可以考慮利用低分辨率的圖像進行融合，以更低廉的價格獲得更好的清晰度。

通常一副紅外圖像是由前景和背景組成的，往往觀測者所需看清楚的圖像區域并不是整幅圖像，而是以主體所在區域為主，需要獲得局部的清晰顯示。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種紅外熱圖像清晰度增強方法。

本發明采用如下技術方案：

一種紅外熱圖像清晰度增強方法，包括如下步驟：

A采集紅外熱圖像，并進行增強對比度預處理；所述紅外熱圖像是通過兩臺平行光軸結構且具有不同焦距的紅外熱像儀獲得，所述紅外熱圖像包括短焦圖像及長焦圖像；

B擴大短焦圖像，并將長焦圖像分為低頻和高頻圖像；

C利用DLT算法及平移映射表，建立擴大后的短焦圖像與原始長焦圖像的無窮遠平面對齊的映射關系；

D建立圖像金字塔，計算圖像間的水平方向視差；

E將長焦圖像的高頻部分融合到擴大的短焦圖像中。

所述A具體包括如下步驟：

A1使用中值濾波算法或雙邊濾波算法對圖像進行平滑去噪處理；

A2使用巴特沃斯銳化濾波器來增強圖像高頻細節，提升圖像整體灰度。

所述B具體包括如下步驟：

B1根據長焦鏡頭與短焦鏡頭的焦距比例，擴大預處理后的短焦圖像，使得擴大后的短焦圖像與長焦圖像在公共區域內具有相同的比例尺度；

B2使用高斯低通濾波器，將預處理后的長焦圖像分為高頻和低頻兩張圖像，濾波的目標是使低頻圖像的模糊程度與A1得到的短焦圖像相當。

所述C具體包括如下步驟：

C1兩支鏡頭按照平行光軸結構并排擺放，在垂直鏡頭采樣的方向1-2m放置一塊平面板，板上均勻放置多個點光源；

C2將B1得到擴大的短焦圖像，與原始長焦圖像作為一組標定照片，在圖像上均勻找出多組配點坐標，優選至少10組以上，并記錄下來；

C3利用上述多組匹配點，使用直線線性轉換算法計算出描述短焦圖像及原始長焦圖像基于平面板所述外平面的單應矩陣；

C4以擴大的短焦圖像為基準，利用單應矩陣和雙線性插值算法計算短焦圖像及原始長焦圖像的坐標映射表；

C5移開C1所述平面板，然后在大于10m的平面上放置多個點光源，通過計算視差，得到無窮遠平面對齊的坐標映射表。

所述D具體包括如下步驟：

D1根據得到的坐標映射表，在擴大的短焦圖像，確定一個待融合區域，得到待融合區域的坐標起點和待融合區域的大小，即與B2得到低頻圖像之間的公共區域；

D2將待融合區域作為圖像I，將低頻圖像作為圖像J，在坐標映射表的基礎上，計算出圖像I每個待匹配點的視差向量，形成一張視差向量表。

所述E具體包括如下步驟：

E1將坐標映射表和視差向量表做加法運算得到綜合映射表，作為描述擴大的短焦圖像與原始長焦圖像的匹配關系；

E2待融合區域的坐標起點開始，利用綜合映射表及雙線性插值算法，把高頻圖像融合到待融合區域中，增加公共區域的清晰度。

所述D2具體步驟包括：

D21將待融合區域作為圖像I，將低頻圖像作為圖像J，分別對上述圖像建立三層金字塔結構的圖像序列，所述三層金字層包括上、中、下層，所述上層金字塔長和寬為下層金字塔長和寬的1/2；

D22遍歷I圖像上層的像素點，建立一個3*3的特征塊，根據坐標映射表，在圖像J上水平單側方向進行搜索，并根據深度與視差關系的經驗限制其搜索范圍，使用誤差平方差即SSD作為衡量相似性指標，

(i',j′)是坐標點(i,j)通過查詢映射表得出其在圖像J上的對應點坐標，從而確定一定數量的粗匹配點視差偏移量；

D23根據確定的粗匹配點，使用SSD作為相似性評價指標，直接轉入下層進行周圍四個點的精確比較，直到確定匹配點間在原圖上的視差偏移量，形成一張圖像I每個點對應的視差偏移量。