[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 202210410942.1
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114820401B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 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(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 陶平英

本發(fā)明公開了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，該方法通過統(tǒng)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，并對直方圖進行修正后生成新的直方圖；對新直方圖進行均衡化處理，以及對逆光場景下的海上紅外原始圖像進行濾波處理，最后將均衡化和濾波處理后的結(jié)果進行融合；該方法可以消除海上紅外圖像的逆光影響，提高整體圖像質(zhì)量，提高紅外小目標的對比度與細節(jié)信息，克服過度增強，抑制增強結(jié)果中的噪聲點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水上紅外目標搜尋技術(shù)領(lǐng)域，具體是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。

背景技術(shù)

在海上紅外圖像目標檢測中，圖像增強技術(shù)被用作一種預(yù)處理手段提升圖像整體的對比度，可以改善光照環(huán)境的影響，抑制背景雜波對于有用目標信息的影響，發(fā)現(xiàn)真實的目標，提升真實目標的檢測率。然而，海上經(jīng)常出現(xiàn)一些逆光、濃霧、大風(fēng)等復(fù)雜多變的環(huán)境。當前，國內(nèi)外學(xué)者對于海上紅外圖像的預(yù)處理技術(shù)的研究未予足夠的重視，尚未形成充分的海上紅外圖像增強體系，導(dǎo)致傳統(tǒng)的目標檢測算法在海上特殊環(huán)境中經(jīng)常失效。本研究針對于海上逆光這一特殊環(huán)境，根據(jù)海上逆光環(huán)境出現(xiàn)的大面積過亮或者過暗的背景，結(jié)合圖像的直方圖呈現(xiàn)出來的明顯“局部峰”特點，以及圖像邊緣算子的數(shù)學(xué)描述，提供一種高效的圖像增強算法。該方法避免了傳統(tǒng)直方圖均衡化、局部子塊直方圖均衡化產(chǎn)生的背景過度增強效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供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，該方法提升了整幅圖像的對比度，抑制背景雜波的影響，突出隱藏在背景下的紅外弱小目標。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

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，包括如下步驟：

1)統(tǒng)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(shù)，N為圖像整體的像素個數(shù)；

觀察直方圖產(chǎn)生的局部峰特點，將各個灰度級占比統(tǒng)計為1個一維數(shù)組，查找該數(shù)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(shè)修正后的直方圖第i個灰度級占比為p′_i，當變換規(guī)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(shè)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(jù)灰度級的映射關(guān)系使結(jié)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(shù)值；根據(jù)新占比q_i，得出新直方圖均衡化后的灰度值，映射關(guān)系為公式(2)，設(shè)原圖像為X₀，得出的中間結(jié)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(shù)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(jié)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)