[發明專利]基于Laplace算子和反卷積的圖像非均勻性校正方法

有效

• 申請號: 201710116968.4
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106886983B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 王德江;周達標;霍麗君;劉讓;賈平
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 劉芳;仇蕾安

本發明提供一種基于Laplace算子和反卷積的圖像非均勻性校正方法，具體過程為：步驟一、針對待校正的F幀圖像，利用Laplace算子對其進行卷積處理；步驟二、對卷積后F幀圖像的同一像素點取中值，逐像素計算后得到中值矩陣；步驟三、基于所述中值矩陣，利用反卷積算法計算校正系數矩陣b；利用所述校正系數矩陣b對待校正圖像進行校正。本發明基于相鄰四個像素具有統計一致性的假設，對圖像進行卷積、取中值最終計算出校正系數矩陣進行校正，該方法能夠校正非均勻性噪聲中的高頻分量和低頻分量，不需要預存基于定標法的校正系數，從而徹底解決探測器輻射響應隨時間漂移的問題。

技術領域

本發明屬于紅外焦平面成像技術領域，具體涉及一種基于Laplace算子和反卷積的圖像非均勻性校正方法。

背景技術

長波紅外探測器具有結構簡單、體積小、靈敏度高和被動成像等特點，廣泛應用于工業、農業、醫療、森林防火和國防等領域。由于半導體材料和工藝條件的限制，導致每個像元的輻射響應不同，導致探測器受嚴重的非均勻性噪聲干擾，降低了系統的空間分辨率，嚴重影響系統的成像質量。與線陣探測器相比，紅外焦平面陣列更容易受到非均勻性噪聲的影響；與短波和中波紅外探測器相比，長波紅外探測器更容易受到非均勻性噪聲的影響。因此，研究高精度的非均勻性校正方法，是提高紅外探測器成像質量的關鍵。

非均勻校正方法主要分為兩類，即基于定標的方法和基于場景的校正方法。基于定標的方法主要包括單點校正、兩點校正和多點校正法。定標法優點是原理簡單，計算量小，缺點是紅外探測器輻射響應會隨時間漂移，預存的校正系數校正精度逐漸下降。工程中需要對系統進行周期性重復定標以消除漂移的影響。這就需要額外的參考輻射源，增加系統的成本和設計復雜程度。此外，基于定標的方法需要中斷正常的成像過程，不能有效克服輻射響應非線性的問題。

基于場景的校正方法包括基于統計的方法和基于配準的方法。基于統計的方法通常在時間域或者空間域內對每個像元接收的輻射量作一些統計假設，在此基礎上通過調整校正系數達到非均勻性校正的目的。其中，恒定統計法假設每個像元在時間域內的均值和標準差分別相等。其他的代表性方法有神經網絡法和卡爾曼濾波法等。然而在某些應用場合中，這些假設條件不能得到很好的滿足，容易出現鬼影現象，校正精度下降。基于配準的校正方法假設在較短的時間間隔內，每個像元對相同場景的輻射響應是一致的。這類方法往往需要復雜的配準算法，其校正效果依賴于配準算法的精度。當場景對比度較低或噪聲較大時，隨著配準精度降低，校正精度下降，算法魯棒性差。

發明內容

本發明為解決現有的非均勻性校正方法存在的校正精度低和魯棒性不強的問題，提出一種基于Laplace算子和反卷積的圖像非均勻性校正方法。

一種基于Laplace算子和反卷積的圖像非均勻性校正方法，具體過程為：

步驟一、針對待校正的F幀圖像，利用Laplace算子對其進行卷積處理；

其中，Laplace算子進行卷積的卷積核H為：

步驟二、對卷積后F幀圖像的同一像素點取中值，逐像素計算后得到中值矩陣；

步驟三、基于所述中值矩陣，利用反卷積算法計算校正系數矩陣b；利用所述校正系數矩陣b對待校正圖像進行校正。

有益效果

第一，本發明基于相鄰四個像素具有統計一致性的假設，設置相應的卷積核對圖像進行卷積，然后取中值最終計算出校正系數矩陣進行校正，該方法能夠校正非均勻性噪聲中的高頻分量和低頻分量，不需要預存基于定標法的校正系數，從而徹底解決探測器輻射響應隨時間漂移的問題。

第二，本發明通過對Laplace算子卷積后的圖像求中值運算，有效去除了場景本身的信息，因此不存在鬼影效應。