[發(fā)明專利]一種消除紅外圖像條紋噪聲的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010589957.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111784599B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王向宇;梁軍利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發(fā)明公開(kāi)了一種消除紅外圖像條紋噪聲的方法，首先建立疊加條紋噪聲紅外圖像的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于條紋噪聲的特點(diǎn)通過(guò)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行直觀的表示，然后構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，接下來(lái)采用交替優(yōu)化的方法求解目標(biāo)函數(shù)，可以很好地消除紅外圖像中的條紋噪聲，并降低了運(yùn)算復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種消除噪聲的方法。

背景技術(shù)

非制冷紅外焦平面陣列接收視場(chǎng)內(nèi)物體的熱輻射信息并將其轉(zhuǎn)換成紅外圖像，是當(dāng)前主流的紅外熱輻射成像探測(cè)器。焦平面陣列中不同列像元在讀出電路中不同的列通道時(shí)，受時(shí)漂/溫漂的影響，每個(gè)列通道內(nèi)的放大器具有不同的噪聲特征，導(dǎo)致生成的紅外圖像中包含大量的條紋噪聲，條紋噪聲具有每一列上噪聲的強(qiáng)度大致相同，而不同列間噪聲強(qiáng)度不同的特征，傳統(tǒng)的濾波去噪算法不能很好的把握這一特征。在文獻(xiàn)“Chang Y,Yan L,Zhong S.Transformed Low-Rank Model for Line Pattern Noise Removal[C]//2017IEEE International Conference on Computer Vision(ICCV).IEEE,2017.”中提出了一種低秩約束去噪聲算法能更好的描述條紋噪聲，但是由于圖像空間冗余度高，低秩約束并不十分有效，而且求解低秩約束問(wèn)題過(guò)程較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種消除紅外圖像條紋噪聲的方法，首先建立疊加條紋噪聲紅外圖像的數(shù)學(xué)模型，然后構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，接下來(lái)采用交替優(yōu)化的方法求解目標(biāo)函數(shù)，可以很好地消除紅外圖像中的條紋噪聲。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種消除紅外圖像條紋噪聲的方法，包括以下步驟：

步驟1：建立疊加條紋噪聲的紅外圖像的數(shù)學(xué)模型為：

X＝Y(jié)+N，X∈R^m×n，Y∈R^m×n，N∈R^m×n

其中X表示含有條紋噪聲的紅外圖像，Y表示理想的不含噪聲的紅外圖像，N表示條紋噪聲；

根據(jù)條紋噪聲的特性，構(gòu)造N＝e*a^T，其中e為m行單位列向量，a為n行列向量，則紅外圖像和條紋噪聲疊加的數(shù)學(xué)模型更新為：

X＝Y(jié)+e*a^T

步驟2：根據(jù)步驟1中建立的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)：

式中，Y^*表示消除條紋噪聲的理想紅外圖像，為保真項(xiàng)，a^T*a＝energy表示對(duì)噪聲進(jìn)行能量約束，energy是預(yù)設(shè)定的標(biāo)量；

式中λ₁,λ₂是標(biāo)量，表示懲罰項(xiàng)，H和D分別表示水平梯度算子向量和垂直梯度算子向量，y表示Y展成列向量的結(jié)果；

步驟3：采用交替優(yōu)化的方法求解目標(biāo)函數(shù)；

步驟3-1：求解Y子問(wèn)題：

得到：

y＝(I+λ₁*H^T*H+λ₂*D^T*D)^-1*(x-ea)

式中，x、ea、y分別表示X、e*a^T、Y展成列向量的結(jié)果，I是單位矩陣；

步驟3-2：求解a子問(wèn)題：

令Z＝X-Y，則a子問(wèn)題等價(jià)為：