[發明專利]一種基于3D濾波的紅外圖像增強方法

有效

• 申請號: 202010794350.5
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111899200B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 賀明
• 申請（專利權）人: 國科天成科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/207
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種基于3D濾波的紅外圖像增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取原始紅外圖像，并通過引導濾波器將其分為基礎圖像和細節圖像；

S2、對細節圖像中的局部圖塊采用局部光流法進行運動估計，得到細節圖像的運動向量；

S3、基于運動向量，對細節圖像進行3D濾波，得到3D濾波后的細節圖像；

S4、將3D濾波后的細節圖像與基礎圖像進行自適應加權合成，得到增強后的紅外圖像；

所述步驟S1具體為：

S11、將原始紅外圖像作為引導濾波器中的引導圖像；

S12、基于引導圖像，通過引導濾波器的引導濾波窗口和系數窗口分別對其進行計算，得到對應的基礎圖像；

S13、將原始紅外圖像減去基礎圖像，得到對應的細節圖像；

所述引導濾波窗口的大小為8*8，系數窗口的大小為4*4；

所述步驟S3具體為：

S31、確定當前幀細節圖像中每個像素周圍3*3的局部窗口圖像；

S32、利用運動向量，確定當前幀細節圖像的前兩幀細節圖像中的局部窗口圖像；

S33、對3個3*3的局部窗口圖像，以3*3的局部窗口圖像中心為中心點，做空間相似度因子、灰度相似度因子和時間相似度因子三個維度的3D濾波，得到3D濾波后的細節圖像；

上述3D濾波過程中，在圖像平緩及幀間運動小的區域，鄰域內灰度相差不大，雙邊濾波轉化為高斯低通濾波器，在灰度突變的圖像，濾波器利用邊緣像元附近灰度值相近元灰度平均替代原值；

所述3D濾波后的細節圖像的表達式為：

式中，h(y)為3D濾波后細節圖像的灰度值，h_ij(y)為第(i,j)個鄰域探測元的灰度值，w_r(i,j)為第(i,j)個鄰域探測元的灰度相似度因子，w_s(i,j)為第(i,j)個鄰域探測元的空間鄰近度因子，w_k(i,j)為時間域因子，(i,j)為鄰域探測元的標號，i,j為鄰域探測元的橫縱坐標，其中，為空間位置方差，f(i,j)為原始紅外圖像，為灰度值方差，f(k,l)為當前幀圖像中心點像素灰度，為時間方差。

2.根據權利要求1所述的基于3D濾波的紅外圖像增強方法，其特征在于，所述，所述步驟S1中的引導濾波器的公式為：

式中，q_u為輸出圖像，I_f為引導圖像，w_k為像素塊窗口，下標u為像素點，a_k和b_k為像素塊窗口中的窗口系數；其中，為引導圖像在窗口中的方差，ε為線性回歸系數，為待平滑濾波圖像在窗口中的均值。