[發明專利]直方圖變換與邊緣信息融合的海上逆光紅外圖像增強方法

有效

• 申請號: 202210410942.1
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114820401B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 丁暢;羅禎東;高興宇;唐姣合;趙澤鑫;胡增;陸佳琪
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T7/90;G06T5/00;G06T7/13
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 陶平英

1.一種直方圖變換與邊緣信息融合的海上逆光紅外圖像增強方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)統計逆光場景下的海上紅外原始圖像的直方圖，計算直方圖中的各個灰度級的占比，占比的計算公式為：

公式(1)中，n_i為第i個灰度級的像素個數，N為圖像整體的像素個數；

觀察直方圖產生的局部峰特點，將各個灰度級占比統計為1個一維數組，查找該數組中的最大值，得出峰值的最大占比P_max，并將作為修正后直方圖的最大允許占比，設修正后的直方圖第i個灰度級占比為p′_i，當變換規則為時，當時，p′_i＝p_i；然后，再做歸一化處理，具體是：當前的灰度級占比p′_i除以灰度級占比總和生成新直方圖，設定新直方圖的灰度級占比為q_i，此時，新直方圖的每個灰度級占比滿足總和為1的條件；

2)將步驟1)生成的新直方圖進行均衡化處理，即根據灰度級的映射關系使結果的直方圖分布近似服從均勻分布，即每個灰度級占比趨向于相同數值；根據新占比q_i，得出新直方圖均衡化后的灰度值，映射關系為公式(2)，設原圖像為X₀，得出的中間結果為Y₁，整個過程表達為

3)對逆光場景下的海上紅外原始圖像進行濾波處理，濾波處理過程首先遍歷圖像中的每個像素，然后每個中間像素的數字進行與周邊4個像素點灰度值的運算處理后得到濾波后的結果為f₂(x,y)，f₂(x,y)的計算式為：

f₂(x,y)＝4X₀(x,y)-X₀(x+1,y)-X₀(x-1,y)-X₀(x,y+1)-X₀(x,y-1) (3)

再將濾波處理后得到的結果映射至[0，255]的區間內，映射原則為是灰度值低于0的歸為0，灰度值高于255的歸為255，該映射關系設為f₃(x,y)，如下式：

中間結果記為Y₂，該過程表達為

4)將步驟2)和步驟3)得到的中間結果Y₁和Y₂進行融合，將Y₁和Y₂的像素逐一“點對點”融合，融合公式為：

Y＝Y₁+λY₂ (5)

公式(5)中，Y表示增強結果，λ表示邊緣信息增益因子，λ∈[2，3]；

再將式(5)中增強結果Y矩陣中的各元素灰度值轉換為uint8型的數據類型，轉換規則如式(4)，可以方便在計算機中對圖像的存儲和展示；

5)對融合結果中的圖像的紋理細節豐富程度、圖像增強前后隱藏的小目標區域中目標與背景的均值差異，以及圖像的增強效力進行評價；

其中圖像的紋理細節豐富程度采用圖像的平均梯度AG進行無參考圖像的整體質量評價，AG指標值越大，表明圖像整體的紋理越多，AG指標值的計算公式如下，其中|▽f(x,y)|表示圖像的梯度值，其行、列都采用前向差分法計算：

圖像增強前后隱藏的小目標區域中目標與背景的均值差異采用圖像局部對比度CON進行評價，CON的計算公式如下公式(7)，其中m_t和m_b分別表示最小檢測單元下的目標區域的平均灰度值和背景區域的平均灰度值；

CON＝|m_t-m_b| (7)

圖像的增強效力采用局部對比度增益因子LCG進行定量評價，LCG的計算公式如下公式(8)，其中CON_res表示增強結果的局部對比度，CON_ori表示原圖像的局部對比度；