[發明專利]海上陽光亮帶干擾下的紅外圖像補償方法

有效

• 申請號: 201410465310.0
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104268831B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 黃曦;柴國貝;陸瑤;張建奇;王曉蕊;劉德連;董維科
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 田文英,王品華

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，更進一步涉及紅外圖像處理技術領域中的海上陽光亮帶干擾下的紅外圖像補償方法。本發明可對紅外圖像重新量化和增強，提高海上陽光亮帶干擾下的目標識別能力。

背景技術

復雜海面背景情況下，由于成像器件、大氣、拍攝角度、時間、氣象等諸多因素影響，以及不同的海面波浪狀況對光照的反射能力不同，使得紅外圖像的亮度、對比度等信息存在很大變化，對目標識別和跟蹤造成很大影響。

當水面波動時，太陽光照射在海浪的頂端出現閃光點，形成太陽耀光。尤其是在清晨和傍晚，太陽天頂角小，對海面照射范圍大，成像系統受干擾影響觀察視角范圍廣，大片的太陽耀光形成陽光亮帶，在這兩個時間段觀測識別海上目標極易受到大面積陽光亮帶的影響，紅外探測系統CCD圖像傳感器臨近飽和狀態，此時獲取的圖像整體亮度較高，對比度極低且受探測系統的強噪聲干擾，目標與背景難以區分，使得傳統的目標偵查和識別難以有效工作。

受陽光亮帶干擾嚴重的紅外圖像，要實現目標的有效識別，關鍵問題在于減弱海面陽光反射對紅外目標成像的影響。目前解決該類問題，通常有兩種方法：一種是將海上的陽光反射當作雜波噪聲進行濾波處理，這種方法實時性強，但當圖像中存在大片亮帶時該算法失效。另一種是通過采集序列圖像，比對干擾及非干擾條件的圖像特點，獲取關注區域的目標特征，該方法需要預處理大量的序列圖像，影響偵查識別的實時性。

華中科技大學在其申請的專利“一種紅外圖像海面目標檢測識別定位方法”(專利申請號200910063265.5，公開號CN101609504?A)中提出了一種紅外圖像海面目標檢測識別定位方法。該方法通過基于同質變換的方式將背景和噪聲預處理，消除復雜背景下其他熱源的干擾；為了克服目標出現塊狀效應，利用單峰分割方法提取目標疑似區域。再在疑似區域上提取出目標。該方法存在的不足是，在海面有陽光亮帶時，探測器視場變亮，目標不是最亮點，且與背景灰度差別很小。利用單峰分割時，灰度直方圖中背景與目標灰度相似，單拐點不明顯，導致分割閾值不準確，分離背景和目標較為困難。

北京航空航天大學在其申請的專利“一種基于偏振遙感探測的波浪水面太陽耀光剝離方法”(專利申請號201210509290.3，公開號CN102998667?A)中提出了一種基于偏振遙感探測的波浪水面太陽耀光剝離方法。該方法通過特定條件采集序列圖像，對獲取的不同相位延遲量的偏振強度圖像通過對定標儀器矩陣求逆，解算出四個Stokes參量圖像、偏振度圖像與偏振角圖像，基于時間序列分析、頻率域降噪與圖像融合等相關數據處理技術，對四幅波浪水面太陽耀光區偏振度圖像進行處理，從而達到波浪水面太陽耀光剝離的目的。該方法存在的不足是，對特定條件下獲取的待處理圖像要求高，要求快速切換偏振片方位角，以至于研究對象不發生太大空間位置移動，且每張偏振度圖像的飽和區域不能覆蓋目標物區域一半以上的面積比例，導致圖像數據利用率低，并且需要輸入序列圖像進行處理，工作量大，影響目標識別效率。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種海上陽光亮帶干擾下的紅外圖像補償方法。本方法可以明顯減弱海上陽光亮帶干擾對紅外目標成像的影響，增強圖像對比度，提高目標識別效率。

實現本方法的基本思路是：利用中值濾波對輸入的陽光亮帶干擾下的紅外圖像進行去噪，通過最大類間方差Otsu算法，劃分受陽光亮帶干擾區域與未受亮帶干擾區域，計算補償模板參數，利用補償模板對受陽光亮帶干擾區域的像素進行補償，最后對圖像進行增益變換，從而達到對海上陽光亮帶干擾下的紅外圖像的補償。

為實現上述目的，本方法的具體步驟如下：

(1)讀入一幅陽光亮帶干擾下的紅外圖像；

(2)利用中值濾波，對輸入的陽光亮帶干擾下的紅外圖像進行去噪；

(3)利用最大類間方差Otsu算法，得到陽光亮帶干擾下的紅外圖像的閾值，將陽光亮帶干擾下的紅外圖像的像素灰度值大于或等于圖像閾值的點作為受陽光亮帶干擾區域，將像素灰度值小于圖像閾值的點作為未受陽光亮帶干擾區域；

(4)計算補償模板參數：

(4a)統計陽光亮帶干擾下的紅外圖像未受陽光亮帶干擾區域中的像素個數；

(4b)按照下式，計算未受陽光亮帶干擾區域中所有像素灰度的平均值：