[發明專利]基于局部中值直方圖的自適應紅外圖像去條紋算法

有效

• 申請號: 201910372187.0
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110211056B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 隋修寶;陳揚;陳錢;顧國華;王利平;蔡思聰;朱亮亮;于雪蓮;蔡鈺玨;張文輝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/40
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種基于局部中值直方圖的自適應紅外圖像去條紋算法，通過計算滑動窗口內場景復雜度，找出原始紅外圖像中每一列與相鄰列場景變化最小的窗口。計算該窗口所有列的累積直方圖，得到窗口中心列的中值直方圖，根據中值直方圖計算出窗口中心列的各個像素校正后的灰度值，用原始灰度值均值減去校正后的灰度值均值就可以得到該列的條紋值。將整列都減去條紋值即為該列最終輸出的灰度值。本發明通過滑動窗口找到圖像中場景變化不明顯的區域，校正效果不受場景影響，可以消除傳統中值直方圖均衡去條紋算法中圖像場景變化劇烈時引入新的噪聲的問題。

技術領域

本發明屬于紅外圖像非均勻性校正領域，具體涉及一種基于局部中值直方圖的自適應紅外圖像去條紋算法。

背景技術

目前，紅外圖像已被廣泛應用于工業、醫學和軍事等領域來進行低可視度下的偵測。在理想情況下，紅外成像系統對均勻輻射的紅外光，獲取的數字圖像上每個像素點的灰度值應該完全一樣。但實際上，受限于固態電子的制造工藝，探測器上的光敏元件(像元)往往伴隨著雜質濃度不均，厚度不等，有效光敏面積做不到絕對平均等問題，像元之間的光電轉換效率各不相同，對均勻輻射的景物的成像不均勻。另外，圖像數據讀出電路各通道之間的差，會導致圖像出現呈列分布的固定條紋噪聲。這就要求我們圖像進行非均勻性校正，使圖像得到更好的視覺效果。

常用的紅外圖像非均勻校正技術主要有定標法和場景法兩種。定標法主要有兩點校正法、多點校正法等；場景法主要有時域高通濾波法、恒定統計法、神經網絡法等。但這兩種方法在應用時都有很大的局限性。

近年來，國內外學者開始關注在在靜態場景中，或者說在單幀圖像中去除紅外條紋非均勻性的方法。

Tendero和Gilles研究在單幀圖像內去除圖像上的非均勻性，提出了一種利用中值直方圖均衡化的去條紋非均勻性校正算法。中值直方圖最初是用來修正各相機中傳感器增益之間的差異。若兩幅圖像的累計直方圖分別是H₁和H₂，則其中間直方圖的計算公式如下：

由于紅外圖像固定條紋噪聲一般來說并不是孤立的，所以可以將上述方法用在紅外圖像上，根據相鄰列的累計直方圖計算某一列的中間直方圖，用中間直方圖來替代該列的累計直方圖。通過這種方法使單幅圖像上每一列的信息作用到其他列上，以進行單幅圖像的非均勻性校正。該方法使用前提時圖像列與列之間直方圖相差不大。在圖像中有復雜場景時，可能會出現校正效果不佳甚至出現帶狀效應，發生畸變等不理想的情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于中值直方圖的單幀紅外圖像非均勻性校正方法，用于去除紅外圖像中的條紋噪聲。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于局部中值直方圖的自適應紅外圖像去條紋算法，實現步驟如下：

步驟1、采集一幅像素數為M×N的原始紅外圖像o(i,j)，其中i∈{1,…,M}，j∈{1,…,N}， i表示圖像上像素的列所在位置，j表示圖像上像素的行所在位置，M表示采集圖像的列數， N表示采集圖像的行數；

步驟2、對于上述原始紅外圖像o(i,j)的第x列，以第x列為中心列構造一個大小為A×B 的滑動窗口，其中，A為窗口的列數，且為奇數，B為窗口的行數，計算窗口內場景復雜度μ：

其中，k表示像素灰度值，L表示最大灰度值，表示窗口中所有像素灰度值均值，p(k) 表示窗口中灰度值為k的像素的個數，μ越大，表示場景越復雜；

步驟3、逐像素地上下移動窗口，計算以第x列為中心列的所有窗口的場景復雜度，并進行比較，找出以第x列為中心列的場景復雜度最小的窗口；

步驟4、在以第x列為中心列的場景復雜度最小的窗口中，對第x列進行中值直方圖均衡，得到校正后的像素灰度值d(x,j)；