紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法及其處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解，對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像本發(fā)明還提供了一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，通過本發(fā)明能夠提高紅外圖像的層次性，改善了紅外圖像的視覺效果，提高了對(duì)比度和更加清晰的輪廓。
【專利說明】紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法及其處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法及其處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]紅外成像技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、安防等領(lǐng)域。然而，由于成像過程受目標(biāo)輻射特性、外界大氣環(huán)境及紅外探測(cè)器光敏反應(yīng)不均勻等因素的影響和限制，導(dǎo)致紅外圖像的對(duì)比度低、細(xì)節(jié)紋理模糊，從而影響了紅外成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。因此，可以通過現(xiàn)代圖像處理技術(shù)對(duì)紅外圖像進(jìn)行必要的增強(qiáng)處理，以提高圖像質(zhì)量，增強(qiáng)圖像細(xì)節(jié)特征，改善圖像清晰度等，以便于人眼觀察及后續(xù)的處理與識(shí)別。
[0003]目前，紅外圖像增強(qiáng)方法主要分為空域和頻域兩大類?？沼蛟鰪?qiáng)的方法是直接對(duì)圖像的像素點(diǎn)進(jìn)行處理，其中直方圖均衡化是最典型的空域增強(qiáng)方法，該方法通過改變圖像的空間直方圖使圖像灰度均勻分布，以達(dá)到對(duì)比度增強(qiáng)的效果。由于直方圖均衡化是全局處理圖像，往往造成圖像局部對(duì)比度過強(qiáng)，圖像細(xì)節(jié)信息弱化；對(duì)其改進(jìn)的平臺(tái)直方圖均衡化，則給細(xì)節(jié)的增強(qiáng)留出了很多空間，但難以直接確定其上限平臺(tái)，其他空域增強(qiáng)方法還包括自適應(yīng)直方圖均衡化及各種灰度變換方法；頻域增強(qiáng)的方法是對(duì)圖像的頻譜信息進(jìn)行處理的，其中包括同態(tài)濾波法和小波方法。同態(tài)濾波方法適用于本身對(duì)比度較好的圖像，而對(duì)于對(duì)比度低、亮度暗的圖像，處理后的圖像對(duì)比度并沒有得到很好地改善，且部分細(xì)節(jié)信息不明顯，灰度直方動(dòng)態(tài)范圍較低，而計(jì)算量也較大。小波方法分別對(duì)高低頻子帶系數(shù)進(jìn)行處理以達(dá)到增強(qiáng)的效果，能夠在增強(qiáng)圖像對(duì)比度的同時(shí)抑制很多噪聲，但其數(shù)據(jù)處理量大、計(jì)算復(fù)雜。
[0004]考慮到以上增強(qiáng)方法的不足，現(xiàn)有技術(shù)采用引導(dǎo)濾波將原圖像分解為細(xì)節(jié)層和基本層，再分別加以處理，最終合并輸出；還采用加權(quán)最小二乘濾波器將原圖經(jīng)過多尺度分層操作，再分別對(duì)得到的多層細(xì)節(jié)圖像和殘留模糊圖像進(jìn)行處理，最終合并輸出。這兩種方法解決了增強(qiáng)圖像的光暈和梯度反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，但這兩種方法對(duì)細(xì)節(jié)邊緣的過度銳化，使得其他平滑區(qū)域的增強(qiáng)效果不明顯，導(dǎo)致在一定程度上影響視覺效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法及其處理裝置，以避免局部邊緣的過度銳化和平滑區(qū)域的弱增強(qiáng)現(xiàn)象，從整體上提高紅外圖像對(duì)比度和改善視覺效果。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，該處理方法包括:對(duì)輸入的原始紅外圖像I進(jìn)行分解，對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像f o
[0008]上述方案中，所述對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解為:根據(jù)I型切比雪夫?yàn)V波器將輸入的原始紅外圖像I分解為目標(biāo)自身輻射分量R和外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F。
[0009]上述方案中，所述對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)之前，該處理方法還包括:根據(jù)概率非局部均值濾波器對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行分解，獲得基本分量B ;將目標(biāo)自身輻射分量R減去所述獲得的基本分量B獲得細(xì)節(jié)分量D。
[0010]上述方案中，所述對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)為:根據(jù)非參數(shù)修正直方圖均衡化對(duì)所述獲得的基本分量B進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，利用全局高斯核函數(shù)對(duì)所述獲得的細(xì)節(jié)分量D進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)。
[0011 ] 上述方案中，所述將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并之前，該處理方法還包括:將所述增強(qiáng)后的基本分量和細(xì)節(jié)分量6疊加構(gòu)成增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量羞B
[0012]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，該裝置包括:分解單元、增強(qiáng)單元、合并單元，其中:
[0013]所述分解單元，用于對(duì)輸入的原始紅外圖像I進(jìn)行分解，發(fā)送所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R到所述增強(qiáng)單元；
[0014]所述增強(qiáng)單元，用于對(duì)所述接收到的分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，發(fā)送增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i到合并單元；
[0015]所述合并單元，用于將接收到的增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量及與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像I。
[0016]上述方案中，所述分解單元，具體用于根據(jù)I型切比雪夫?yàn)V波器將輸入的原始紅外圖像I分解為目標(biāo)自身輻射分量R和外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F。
[0017]上述方案中，所述裝置還包括子分解單元，用于根據(jù)概率非局部均值濾波器對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行分解，獲得基本分量B ;將目標(biāo)自身輻射分量R減去所述獲得的基本分量B獲得細(xì)節(jié)分量D。
[0018]上述方案中，所述增強(qiáng)單元，具體用于根據(jù)非參數(shù)修正直方圖均衡化對(duì)所述獲得的基本分量B進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，利用全局高斯核函數(shù)對(duì)所述獲得的細(xì)節(jié)分量D進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)。
[0019]上述方案中，所述裝置還包括子增強(qiáng)單元，用于將所述增強(qiáng)后的基本分量I和細(xì)節(jié)分量辦疊加構(gòu)成增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i o
[0020]本發(fā)明提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法及其處理裝置，對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解，對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量/{與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像I;通過對(duì)原始紅外圖像進(jìn)行不同層次的分解和處理，提高了紅外圖像的層次性，改善了紅外圖像的視覺效果，通過對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，提高了對(duì)比度和更加清晰的輪廓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的方法操作流程示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0023]圖3為實(shí)驗(yàn)仿真所用的從真實(shí)紅外視頻采集的紅外圖像；
[0024]圖4為實(shí)驗(yàn)仿真所用的從真實(shí)紅外視頻采集的紅外圖像；
[0025]圖5為實(shí)驗(yàn)仿真所用的從真實(shí)紅外視頻采集的紅外圖像；
[0026]圖6為采用直方圖均衡化HE對(duì)圖3的增強(qiáng)結(jié)果；
[0027]圖7為采用直方圖均衡化HE對(duì)圖4的增強(qiáng)結(jié)果；
[0028]圖8為采用直方圖均衡化HE對(duì)圖5的增強(qiáng)結(jié)果；
[0029]圖9為采用同態(tài)濾波HF對(duì)圖3的增強(qiáng)結(jié)果；
[0030]圖10為采用同態(tài)濾波HF對(duì)圖4的增強(qiáng)結(jié)果；
[0031]圖11為采用同態(tài)濾波HF對(duì)圖5的增強(qiáng)結(jié)果；
[0032]圖12為采用本發(fā)明對(duì)圖3的增強(qiáng)結(jié)果；
[0033]圖13為采用本發(fā)明對(duì)圖4的增強(qiáng)結(jié)果；
[0034]圖14為采用本發(fā)明對(duì)圖5的增強(qiáng)結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036]本發(fā)明提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解，對(duì)所述分艫e啤得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量Λ與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像
[0037]本發(fā)明實(shí)施例提供一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，如圖1所示，該處理方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0038]步驟101:對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解。
[0039]具體的，根據(jù)I型切比雪夫?yàn)V波器將輸入的原始紅外圖像I分解為目標(biāo)自身輻射分量R和外界環(huán)境紅外福射的反射分量F。
[0040]所述原始紅外圖像的紅外輻射是由目標(biāo)自身的紅外輻射R及其對(duì)外界環(huán)境中紅外輻射的反射組成。根據(jù)可見光的亮度反射模型，紅外場(chǎng)景圖像I可表示為紅外輻射分量R和紅外反射分量F的乘積，稱為紅外輻射模型，其公式如下:
[0041]I(x,y) = R(x,y) XF(x,y)(I)
[0042]其中，(x, y)表示像素點(diǎn)坐標(biāo)；目標(biāo)自身輻射分量R表示紅外場(chǎng)景中物體自身的紅外輻射，決定其內(nèi)在性質(zhì)；反射分量F表示物體對(duì)外界環(huán)境中紅外輻射的反射，決定了圖像像素能達(dá)到的動(dòng)態(tài)范圍。
[0043]所述反射分量F的獲取通過低通濾波，由于切比雪夫?yàn)V波器和理想低通濾波器的頻率響應(yīng)曲線之間的誤差最小，因此，本發(fā)明選取I型切比雪夫?yàn)V波器，其傳遞函數(shù)公式為:

【權(quán)利要求】
1.一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，其特征在于，該處理方法包括:對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解，對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量I與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像f β
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，其特征在于:所述對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解為:根據(jù)I型切比雪夫?yàn)V波器將輸入的原始紅外圖像I分解為目標(biāo)自身福射分量R和外界環(huán)境紅外福射的反射分量F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，其特征在于:所述對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)之前，該處理方法還包括:根據(jù)概率非局部均值濾波器對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行分解，獲得基本分量B ;將目標(biāo)自身輻射分量R減去所述獲得的基本分量B獲得細(xì)節(jié)分量D。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，其特征在于:所述對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)為:根據(jù)非參數(shù)修正直方圖均衡化對(duì)所述獲得的基本分量B進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，利用全局高斯核函數(shù)對(duì)所述獲得的細(xì)節(jié)分量D進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理方法，其特征在于:所述將增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并之前，該處理方法還包括:將所述增強(qiáng)后的基本分量差和細(xì)節(jié)分量^疊加構(gòu)成增強(qiáng)后的目標(biāo)自身福射分量Λ O
6.一種紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，其特征在于，該裝置包括:分解單元、增強(qiáng)單元、合并單元，其中: 所述分解單元，用于對(duì)輸入的原始紅外圖像進(jìn)行分解，發(fā)送所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R到所述增強(qiáng)單元； 所述增強(qiáng)單元，用于對(duì)所述接收到的分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行對(duì)比度和自適應(yīng)增強(qiáng)，發(fā)送增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量到合并單元； 所述合并單元，用于將接收到的增強(qiáng)后的目標(biāo)自身輻射分量i與所述分解后獲得的原始外界環(huán)境紅外輻射的反射分量F合并，獲得最終的紅外增強(qiáng)圖像I β
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，其特征在于:所述分解單元，具體用于根據(jù)I型切比雪夫?yàn)V波器將輸入的原始紅外圖像I分解為目標(biāo)自身輻射分量R和外界環(huán)境紅外福射的反射分量F。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，其特征在于:所述裝置還包括子分解單元，用于根據(jù)概率非局部均值濾波器對(duì)所述分解后獲得的目標(biāo)自身輻射分量R進(jìn)行分解，獲得基本分量B ;將目標(biāo)自身輻射分量R減去所述獲得的基本分量B獲得細(xì)節(jié)分量D。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，其特征在于:所述增強(qiáng)單元，具體用于根據(jù)非參數(shù)修正直方圖均衡化對(duì)所述獲得的基本分量B進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)，利用全局高斯核函數(shù)對(duì)所述獲得的細(xì)節(jié)分量D進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外圖像多級(jí)細(xì)節(jié)增強(qiáng)處理裝置，其特征在于:所述裝置還包括子增強(qiáng)單元，用于將所述增強(qiáng)后的基本分量和細(xì)節(jié)分量/)疊加構(gòu)成增強(qiáng)后的目標(biāo)自身福射分量爰
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104200438SQ201410453180
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】秦翰林, 韓姣姣, 延翔, 周慧鑫, 李佳, 宗靖國(guó), 曾慶杰, 呂恩龍, 王炳健, 趙日成 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)