[發明專利]一種基于直方圖的紅外圖像增強方法

有效

• 申請號: 201811603310.7
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109671035B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 呂慧;彭川川;褚博;權五云;劉寶龍;潘麗樺
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人（山東）智能裝備研究院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40;G06T7/40
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫;李亞東

本發明涉及一種基于直方圖的紅外圖像增強方法，將14位紅外圖像數據經過盲元補償和非均勻性校正后，統計紅外圖像的直方圖信息，得到統計直方圖序列；確定有效灰度級直方圖序列后，選取所有有效灰度級直方圖序列的局部極大值，進行去重步驟，將剩余的局部極大值排序，確定閾值；遍歷統計直方圖序列，確定序列最大值的灰度值；左右遍歷，比較各個灰度值對應統計直方圖的值與閾值的關系，確定步長；采用以步長t遞增的方式做灰度變換。本發明舍棄比背景溫度低的部分目標信息，壓縮背景部分在8位灰度級中占用的比例，使最終圖像的背景偏黑，目標突出。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于直方圖的紅外圖像增強方法。

背景技術

隨著非制冷紅外焦平面陣列探測器精度的提高，紅外圖像應用越來越廣泛，目前經A/D采樣后的紅外數據一般為14位，14位圖像數據不能可視化，因此，需要將14位紅外數據經過一系列變換壓縮成8位。目前14位紅外數據變換成8位說書的過程中，針對微小的紅外目標往往灰度級比較接近，現有技術往往會在轉換過程中將目標同一個變換為單一的灰度級丟失目標的細節信息，若目標與背景的溫差較小很可能直接淹沒在背景中。如何在變換過程中突出目標細節信息是紅外圖像增強方法需要解決的問題。紅外細節增強方法主要研究領域包括空間域、頻率域和小波域，其中空間域中基于直方圖提取目標特征進行增強目標細節是最常用的方法，其思想為適當抑制背景信息，突出目標細節達到圖像增強的效果。

發明專利CN201110370520.8，名稱為《基于雙平臺直方圖的紅外圖像自適應增強方法》，申請人為華中科技大學的專利，公開了分析實時紅外圖像的統計紅外圖像的直方圖信息，通過局部極大值的遍歷、數值的近似估計和確定最小灰度間隔的方法，完成對上限和下限平臺閾值的自適應實時計算與更新，從而能在突出紅外圖像中細節灰度信息的同時，抑制背景信息過度增強。雖然上述技術增強了紅外圖像細節，但是對于具有高背景低反差的紅外圖像，以天空當背景為例，具有以下缺陷：

(1)由于場景中以天空為背景，所以有效灰度級直方圖序列中的背景部分局部極大值與微弱目標部分的極大值往往不在一個數量級，此時通過局部極大值的平均值來計算，得到的值往往偏大,以至于會將一部分背景數據當成細節來做增強處理，不能精確突出細節。

(2)上限閾值和下限閾值差別往往比較大，根據累計直方圖中對應的值直接映射，存在目標部分多個相鄰灰度值會被映射為同一灰度值的情況，從而目標細節部分得不到增強，造成灰度級被壓縮或丟失的情況。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中的缺陷，提供了一種基于直方圖的紅外圖像增強方法，舍棄比背景溫度低的部分目標信息，壓縮背景部分在8位灰度級中占用的比例，使最終圖像的背景偏黑，目標突出。本發明應用在高背景低反差的紅外圖像上效果更優。

本發明提供的一種基于直方圖的紅外圖像增強方法，其改進之處在于：將14位紅外圖像數據經過盲元補償和非均勻性校正后，進行如下步驟：

(1)統計所述紅外圖像的直方圖信息，遍歷所述紅外圖像，統計灰度值k在所述紅外圖像中出現的次數，得到統計直方圖序列P(k),其中k＝0,1,…,M，M為紅外圖像的總灰度級；

(2)提取所述統計直方圖序列P(k)中的非0項，得到有效灰度級直方圖序列N(s),其中s＝0,1,…,L，L為所述統計直方圖序列P(k)中的非0項的個數；

(3)選取所述有效灰度級直方圖序列N(s)中的所有局部極大值；其中局部最大值選取標準為三鄰域中的最大值；

(4)在所述有效灰度級直方圖序列N(s)的值相同的情況下，去掉重復出現的所述局部極大值，則只保留第一個；

(5)將剩余的局部極大值按照升序排列組成新的序列，并取新的序列的中間元素對應的值為閾值T；