[發明專利]紅外圖像數據處理中高低頻信號的自適應分區域重組方法

在審

• 申請號: 201710767021.X
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107730480A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 孫小亮;劉瓊;毛義偉;羅濤;汪江華
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，涉及一種紅外圖像數據處理中高低頻信號的自適應分區域重組方法。

背景技術

由于紅外場景信息具有高動態范圍的特點，通常熱成像系統對探測器的輸出信號采用14bit以上的A/D轉換，但目前大部分視頻輸出設備只有8bit顯示功能，必須把熱成像系統對探測器的輸出信號再經過線性變換(AGC)或直方圖均衡(PE)等壓縮映射方法轉換到8bit視頻輸出信號。由于AGC和PE等動態壓縮方法，雖然簡單有效，但確實還是會存在過增強、平坦區域噪聲被放大和漂白效應等問題。為了解決這些問題，需要進行圖像細節增強來減少細節丟失。但原始的圖像細節增強算法處理的紅外圖像存在在低對比度場景中噪聲信號過增強的問題，使得在對比度較低的場景中，例如海天場景、空地場景，使用原始的圖像細節增強算法在天空區域會出現大量噪聲。

為了解決上述問題，北京理工大學的金偉其等人提出根據圖像灰度或紋理直接控制高頻圖像的重組比例的方法，此方法由灰度或紋理信息直接控制重組比例，雖然可以在純噪聲區域可以壓制噪聲的增強倍數，但在噪聲和細節的臨界區域會由于收斂過慢，導致重組圖像在圖像邊緣處出現大量噪聲殘留。南京理工大學的錢佳等人提出的多層圖像自適應放大技術，是將高頻細節再分成多層，控制多層細節的比例遞增，但由于比例參數的成倍增長，使得高頻細節的增強不具有連續性，導致重組圖像視覺效果生硬。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種紅外圖像數據處理中高低頻信號的自適應分區域重組方法

技術方案

一種紅外圖像數據處理中高低頻信號的自適應分區域重組方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：紅外成像系統上電運行后，以IH與IL矩陣標識同一場景的圖像數據矩陣I的紅外高頻圖像信號IH與紅外低頻圖像信號IL：

其中：f_H(i,j)為紅外高頻圖像信號IH中對應第i行第j列的圖像像素點的灰度值，f_L(i,j)為紅外低頻圖像信號IL中對應第i行第j列的圖像像素點的灰度值，M為總行數，N為總列數；

步驟2：構建一個大小為3×3的窗口對獲取的紅外低頻圖像信號IL除了第1行、第1列、第M行與第N列以外的每個圖像像素點按照如下公式進行對3×3的窗口區域提取圖像特征因子div(i,j)：

其中：ave(i,j)為紅外低頻圖像信號IL中除了第1行、第1列、第M行與第N列以外的每個圖像像素點的以其自身為中心的3×3窗口內的像素平均灰度值；

步驟3、初始化重組后圖像數據矩陣I₁，其中G(i,j)為重組后圖像數據矩陣I₁中對應第i行第j列的圖像像素點的灰度值，統一初始化為0，M為總行數，N為總列數：

步驟4：計算重組后圖像數據矩陣I₁中對應第i行第j列的圖像像素點的灰度值，

若i＝1或i＝M或j＝1或j＝N，則

若1＜i＜M且1＜j＜N，則

其中TT為增強閾值，取值范圍在[5,50]，Z為增強倍數,取值范圍在[3,8],f_H(i,j)與f_L(i,j)；

步驟5：對重組后圖像數據矩陣I₁進行數值范圍與格式約束，約束條件為：重組后圖像數據矩陣I中每個圖像像素點的灰度值為大于0小于16384的整數。

有益效果

本發明提出的一種紅外圖像數據處理中高低頻信號的自適應分區域重組方法，根據紅外圖像數據處理中高低頻信號的數據特性，首先從紅外低頻信號中分區域提取圖像特征因子，然后建立根據圖像特征因子自適應控制高低頻信號重組比例的數學模型，最終通過這個數學模型對高低頻信號進行重組，獲得一幅高頻部分細節清晰低頻部分噪聲壓制良好的紅外圖像。

本發明在原始的圖像細節增強算法基礎上，改進原算法中的高低頻細節重組方法，根據圖像特征因子自適應的、連續的控制高低頻信號的重組比例，提高重組圖像中的對比度高地方的高頻細節所占比例，壓制重組圖像中的對比度低的地方的高頻細節的所占比例，使重組后圖像含有更豐富的細節信息，且不放大背景噪聲，顯著提高特定場景目標的識別效率。