[發明專利]一種紅外圖像熱背景噪聲校正的方法

有效

• 申請號: 201810167640.X
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108447031B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 高昆;顧海侖;宮宸;王靜;華梓錚;王廣平;周穎婕;高潔
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06T7/13
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11603
• 代理人: 于淼

1.一種紅外圖像熱背景噪聲校正的方法，其特征在于，包括步驟：

FPGA紅外圖像增強系統中輸入紅外圖像，獲取紅外圖像的灰度值數據，其中將熱背景噪聲模型簡化為丘狀輻射和高斯噪聲的疊加；

將所述紅外圖像存儲于第一存儲器中，在第一存儲器中去除丘狀輻射噪聲，其中通過標定的方式進行丘狀輻射噪聲校正；

丘狀輻射噪聲去除后，將去除后的紅外圖像存儲于第二存儲器中，同時第一存儲器存儲下一幅紅外圖像，進行下一幅紅外圖像的丘狀輻射校正；

在所述第二存儲器中進行高斯噪聲濾波校正，通過基于邊緣檢測的自適應高斯去噪算法進行濾波，使用3*3的像素鄰域窗口，在3*3的像素鄰域窗口中用邊緣檢測算子檢測邊緣，根據檢測的結果對紅外圖像進行平滑處理：

用3*3的像素鄰域窗口對紅外圖像進行遍歷，從紅外圖像的第二行第二列的像素開始為中心組成3*3的像素鄰域窗口，依次從紅外圖像中劃取3*3的像素鄰域窗口，直到紅外圖像的倒數第二行倒數第二列的像素位置，對于無法以位于邊界的像素為中心取得3*3的像素鄰域窗口的紅外圖像邊界進行補零處理；在3*3的像素鄰域窗口中，使用8鄰域的拉普拉斯邊緣檢測算子對邊緣進行檢測，將3*3的像素鄰域窗口中像素灰度值與拉普拉斯掩模進行卷積運算，對卷積結果取絕對值，將它定義為3*3的像素鄰域窗口中心點的像素梯度值，設定一個閾值T，當紅外圖像內部的像素點的梯度值大于或等于閾值T，則3*3的像素鄰域窗口中存在圖像邊緣，此時，對3*3的像素鄰域窗口將不做任何處理，保留邊緣；當紅外圖像中的梯度值小于閾值T，則該像素處于平坦區域，對3*3的像素鄰域窗口使用鄰域平均法，盡可能的保留邊緣位置信息，在沒有邊緣位置處通過3*3的像素鄰域窗口平均法去噪，其中T為邊緣檢測時的閾值；

將高斯噪聲濾波校正后的紅外圖像存儲于第三存儲器中，同時第二存儲器存儲下一幅丘狀輻射校正好的圖像；

在第三存儲器中采用自適應積分時間調節法對高斯噪聲濾波校正后的紅外圖像進行校正，自動選取合適的積分時間，反饋到紅外探測器系統、校正過強的熱背景輻射，設定閾值T₁，當平均灰度值大于設定的閾值T₁時，則判定此時紅外探測器響應趨于飽和，此時減少積分時間，當平均灰度值小于設定的閾值T₂時，此時紅外探測器對信號響應較弱，此時增加積分時間。

2.根據權利要求1所述的紅外圖像熱背景噪聲校正的方法，其特征在于，所述第一存儲器，進一步為，靜態隨機存儲器，包括：地址位和數據位，地址位是二進制數值，為任意位寬，每個地址位對應一個可錄入數據的數據位，地址位對應的存儲區域用于存儲對應的紅外圖像灰度值。

3.根據權利要求1所述的紅外圖像熱背景噪聲校正的方法，其特征在于，所述將所述紅外圖像存儲于第一存儲器中，在第一存儲器中去除丘狀輻射噪聲，其中通過標定的方式進行丘狀輻射噪聲校正，進一步為，

將所述紅外圖像存儲于第一存儲器中，在第一存儲器中去除丘狀輻射噪聲，采取基于定標的非均勻性校正算法進行校正，通過標定的方式生成偏移量校正系數，通過加載偏移量校正系數的方式來去除丘狀輻射的干擾：對于典型的熱背景噪聲，排除明顯的成像產生的高斯噪聲干擾，熱背景噪聲模型呈明顯的丘狀分布，圖像熱背景中心的區域灰度較高，明顯亮于四周的區域，在第一存儲器中對熱背景噪聲的圖像進行非均勻性校正對于一般的熱背景噪聲，使用丘狀輻射模型進行校正，即在圖像熱背景較亮處，熱背景噪聲中心減去K倍的丘狀輻射模型，系數K要根據特定的情況進行確定，對于特定的熱背景噪聲，要對丘狀輻射模型根據特定情況稍加修改，再進行非均勻性校正，得到修正后的圖像。

4.根據權利要求1所述的紅外圖像熱背景噪聲校正的方法，其特征在于，在第三存儲器中采用自適應積分時間調節法對高斯噪聲濾波校正后的紅外圖像進行校正，當灰度接近飽和時紅外探測器響應趨于飽和，自動選取合適的積分時間，反饋到紅外探測器系統、校正過強的熱背景輻射，進一步為：

在其他參數固定的情況下積分時間與探測器輸出電壓成正比，第三存儲器中進行判斷，當像元響應值趨向飽和時，減小積分時間，增大探測器響應的實際動態范圍，使用事前校正并記錄校正系數，通過查表法查找存儲好的積分時間校正表，調用相應檔位的校正系數以切換積分檔位來完成均勻性校正。

5.根據權利要求1所述的紅外圖像熱背景噪聲校正的方法，其特征在于，所述第二存儲器為靜態隨機存儲器，包括地址位和數據位，將校正后的紅外圖像存儲于相應的地址位對應的存儲區域中，FPGA驅動VGA將第二存儲器中存儲的校正后的紅外圖像顯示出來，與原始紅外圖像作比對、觀測熱背景噪聲校正的效果。