[發(fā)明專利]用于激光夜視的圖像計算勻化增強(qiáng)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810391250.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108648258A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃瀚韜;王新偉;孫亮;周燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G06T15/06
• 分類號: G06T15/06;H04N7/18
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

本公開提供了一種用于激光夜視的圖像計算勻化增強(qiáng)方法，包括：步驟A，通過激光夜視系統(tǒng)獲取針對標(biāo)準(zhǔn)白板的多幀灰度圖像；步驟B，對標(biāo)準(zhǔn)白板的多幀灰度圖像求平均值，計算激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布；以及步驟C，將激光夜視系統(tǒng)得到的目標(biāo)圖像除以激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布，從而得到目標(biāo)本身的紋理信息。本公開可以快速獲取光斑分布，從而獲得目標(biāo)原始紋理信息，提高圖像對比度，深度呈現(xiàn)暗處圖像信息，更加符合人眼的觀測習(xí)慣，可以應(yīng)用于激光夜視系統(tǒng)監(jiān)控的場景中，尤其是對于復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境對比。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及激光夜視領(lǐng)域，尤其涉及一種用于激光夜視的圖像計算勻化增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

中國有著漫長的邊防線，重要的目標(biāo)如大型的工業(yè)設(shè)施、石油和天然氣電廠、海上鉆井平臺、機(jī)場和石油管道的安防監(jiān)控亟需加強(qiáng)，在生態(tài)環(huán)境研究中，動物活動監(jiān)控具有重要意義。傳統(tǒng)的被動夜間視頻監(jiān)控技術(shù)，如LED視頻監(jiān)控技術(shù)，利用自然界的微光如月光，星光，城市輝光及物體本身所發(fā)出的熱輻射，使得成像設(shè)備獲取微弱信號通過增強(qiáng)放大并最終成像。目前針對高速公路等場景的監(jiān)控需要全范圍全天候二十四小時不斷連續(xù)監(jiān)視，被動成像系統(tǒng)的工作距離(工作距離幾十米)難以滿足上述應(yīng)用需求，尤其是惡劣天氣情況下，且易受周圍環(huán)境光干擾，此外在環(huán)境照度很低時候，同樣難以獲得可滿足電視監(jiān)控基本的圖像質(zhì)量要求。熱成像技術(shù)雖然可實現(xiàn)夜間遠(yuǎn)距離探測，但是，圖像分辨率低，且不能穿透玻璃，造假昂貴，不利于目標(biāo)識別。

激光夜視系統(tǒng)作為主動成像系統(tǒng)，可在全黑環(huán)境下使用，可以分辨遠(yuǎn)距離被觀測目標(biāo)的細(xì)節(jié)，具有性價比高，圖像效果好，監(jiān)視距離遠(yuǎn)的特點。這將是邊海防，目標(biāo)監(jiān)控，高速公路夜間監(jiān)視的有效技術(shù)之一。

在激光主動成像技術(shù)中，因光場的分布不均，拍攝得到的灰度圖是目標(biāo)本身的紋理信息再加上光強(qiáng)調(diào)制而得到的圖像。若求出光強(qiáng)分布函數(shù)，這可以從原始圖像中解調(diào)出目標(biāo)本身的信息，提高圖像對比度的同時便于深度挖掘暗處圖像信息。

為獲取光斑分布函數(shù)，人們提出了Hough變換算法。假設(shè)待檢測曲線的參數(shù)方程為a_n＝f(a₁，...，a_n-1，x，y，)，式中：a₁，...，a_n-1為形狀參數(shù)； x，y為圖像點坐標(biāo)。Hough變換將圖像空間中的每一個輪廓點代入?yún)?shù)方程，其計算結(jié)果對參數(shù)空間(a₁，...，a_n-1)中的量化點按就近原則進(jìn)行投票，若票數(shù)超過某一門限值，則認(rèn)為有足夠多的圖像點位于該參數(shù)點所決定的曲線上。利用Hough變換檢測圓時需要對參數(shù)空間離散化，進(jìn)而對每一個輪廓點在三維參數(shù)空間內(nèi)逐點投票和記錄，故花費時間較長，占用計算機(jī)存儲量也較大，測量精度也因參數(shù)空間離散化而受到影響，該方法易受到噪聲干擾，且存在過擬合問題。因此在實用中受到了限制。也有基于光路系統(tǒng)，包括依次排列在準(zhǔn)分子激光出口的微透鏡陣列、非球面鏡、空間濾波小孔、成像物鏡以及掃描偏轉(zhuǎn)模塊，采用了二次聚焦的方法減小光斑影響。然而，該方法增加了激光夜視系統(tǒng)復(fù)雜度，且成本很高。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種用于激光夜視的圖像計算勻化增強(qiáng)方法，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開用于激光夜視的圖像計算勻化增強(qiáng)方法，包括：步驟A，通過激光夜視系統(tǒng)獲取針對標(biāo)準(zhǔn)白板的多幀灰度圖像；步驟B，對標(biāo)準(zhǔn)白板的多幀灰度圖像求平均值，計算激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布；以及步驟C，將激光夜視系統(tǒng)得到的目標(biāo)圖像除以激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布，從而得到目標(biāo)本身的紋理信息。

在本公開的一些實施例中，所述步驟B中利用以下公式計算激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布：

其中，為計算得到的激光夜視系統(tǒng)的光強(qiáng)分布，為針對標(biāo)準(zhǔn)白板的第i幀的灰度圖像，n為灰度圖像的總幀數(shù)。