[發(fā)明專利]一種基于3D濾波的紅外圖像增強(qiáng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010794350.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN111899200B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)科天成科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T5/50;G06T7/207
• 代理公司: 北京正華智誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

本發(fā)明公開了一種基于3D濾波的紅外圖像增強(qiáng)方法，先對(duì)紅外圖像采用改進(jìn)的引導(dǎo)濾波器進(jìn)行快速引導(dǎo)濾波，得到基礎(chǔ)圖像和細(xì)節(jié)圖像，然后對(duì)細(xì)節(jié)圖像的局部圖塊進(jìn)行光流運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到細(xì)節(jié)圖像的運(yùn)動(dòng)向量，利用運(yùn)動(dòng)向量加入連續(xù)幀圖像，采用空間和時(shí)間序列三個(gè)方對(duì)細(xì)節(jié)圖像進(jìn)行濾波，得到的細(xì)節(jié)圖像和基礎(chǔ)圖像進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)融合得到最終增強(qiáng)后的紅外圖像，該算法能夠保證圖像細(xì)節(jié)的前提下濾波固定非均勻線性噪聲，同時(shí)提高了圖像信噪比，顯著改善了圖像對(duì)比度和主觀質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于3D濾波的紅外圖像增強(qiáng)方法。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷發(fā)展，紅外成像作為紅外技術(shù)與成像技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它已經(jīng)應(yīng)用到安防監(jiān)控、軍事目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤以及醫(yī)療等很多領(lǐng)域，紅外探測(cè)器接收物體的紅外輻射，將溫度信息轉(zhuǎn)換為灰度信息。在實(shí)際檢測(cè)物體溫度時(shí)，很容易受到傳熱、熱輻射和大氣衰減的影響，造成圖形低對(duì)比度和紋理細(xì)節(jié)不清晰等，其中目標(biāo)與背景對(duì)比度低，這使得它很難辨認(rèn)紅外圖形中的背景與目標(biāo)物體，給目標(biāo)識(shí)別和跟蹤帶來(lái)諸多不便。因此，研究紅外增強(qiáng)算法非常重要。

傳統(tǒng)的圖像增強(qiáng)算法分為空間域增強(qiáng)和頻域增強(qiáng)，空間域增強(qiáng)直接處理像素灰度值，主要方法有灰度拉伸，直方圖均衡，反銳化掩膜等；頻域增強(qiáng)先將圖像變換到頻率域，再用頻域?yàn)V波器處理頻域圖像實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)，單純的空間增強(qiáng)或者頻域增強(qiáng)無(wú)法滿足現(xiàn)有系統(tǒng)既要消除噪聲又要增強(qiáng)細(xì)節(jié)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的基于3D濾波的紅外圖像增強(qiáng)方法解決了現(xiàn)有的紅外圖像增強(qiáng)方法難以保證既要消除噪聲又要增強(qiáng)細(xì)節(jié)的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于3D濾波的紅外圖像增強(qiáng)方法，包括以下步驟：

S1、獲取原始紅外圖像，并通過(guò)引導(dǎo)濾波器將其分為基礎(chǔ)圖像和細(xì)節(jié)圖像；

S2、對(duì)細(xì)節(jié)圖像中的局部圖塊采用局部光流法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，得到細(xì)節(jié)圖像的運(yùn)動(dòng)向量；

S3、基于運(yùn)動(dòng)向量，對(duì)細(xì)節(jié)圖像進(jìn)行3D濾波，得到3D濾波后的細(xì)節(jié)圖像；

S4、將3D濾波后的細(xì)節(jié)圖像與基礎(chǔ)圖像進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)合成，得到增強(qiáng)后的紅外圖像。

進(jìn)一步地，所述，所述步驟S1中的引導(dǎo)濾波器的公式為：

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

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體為：

S11、將原始紅外圖像作為引導(dǎo)濾波器中的引導(dǎo)圖像；

S12、基于引導(dǎo)圖像，通過(guò)引導(dǎo)濾波器的引導(dǎo)濾波窗口和系數(shù)窗口分別對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，得到對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)圖像；

S13、將原始紅外圖像減去基礎(chǔ)圖像，得到對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)圖像。

進(jìn)一步地，所述引導(dǎo)濾波窗口的大小為8*8，系數(shù)窗口的大小為4*4。

進(jìn)一步地，所述步驟S2具體為：

S21、確定二維平面內(nèi)的用于進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)的光流計(jì)算模型：

I_x(u)V_x+I_y(u)V_y+I_t(u)＝0,u＝(1,2,...,n)