一種去除emccd圖像亮點(diǎn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，包括以下步驟：步驟一：計(jì)算獲取判斷EMCCD圖像亮點(diǎn)的閾值；步驟二：檢測EMCCD圖像的亮點(diǎn)；步驟三：檢測EMCCD圖像亮點(diǎn)邊緣；步驟四：去除EMCCD圖像上的亮點(diǎn)。本發(fā)明通過對常用簡單的圖像處理方法運(yùn)用，有效地完成了去除EMCCD圖像上亮點(diǎn)的目的，算法簡單易于編碼實(shí)現(xiàn)；采用計(jì)算灰度差出現(xiàn)的概率，來計(jì)算得到判斷亮點(diǎn)的閾值大小，相比人工對圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，減小了估計(jì)的誤差，結(jié)果更加準(zhǔn)確；采用了一種建立灰度差查找表的方法，便于重復(fù)使用，提高了程序的執(zhí)行速率。
【專利說明】—種去除0/1000圖像亮點(diǎn)的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種去除￡1(:0)圖像亮點(diǎn)的方法，屬于電路【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0003]電子倍增11111:1^11081:1011 00),簡稱￡100)),是一種新型的全固態(tài)微光成像冗0，也稱作可控電荷(^⑶，與傳統(tǒng)探測器的主要區(qū)別在于在讀出寄存器和輸出放大器間嵌入了倍增寄存器以實(shí)現(xiàn)電子增益。21(^0的工作過程為:成像區(qū)經(jīng)過光電效應(yīng)產(chǎn)生了大量的光生電子，即信號(hào)電荷；周期脈沖激勵(lì)使累積的信號(hào)電荷向存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)移，經(jīng)讀出寄存器，最后移至倍增寄存器；在倍增寄存器中，信號(hào)電荷發(fā)生了碰撞電離效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了電荷倍增；周期脈沖激勵(lì)使倍增信號(hào)經(jīng)輸出放大器輸出。對于傳統(tǒng)^0而言，讀出噪聲為主要噪聲源，限制了普通冗0的極限工作頻率，由的結(jié)構(gòu)和工作原理可知，21(^0中的信號(hào)電荷在放大輸出之前已實(shí)現(xiàn)電荷倍增，因此可簡單有效地克服讀出噪聲對器件工作頻率的限制，使有效讀出噪聲小于一個(gè)電子。電子倍增的出現(xiàn)大大提高了微光成像器件的性能，是微光成像領(lǐng)域的重大突破，鑒于其優(yōu)越的成像質(zhì)量，電子倍增冗0成像系統(tǒng)在軍事偵察、天文觀測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景卜4]。但在微光條件下，由于信號(hào)在輸出放大器輸出之前，經(jīng)過了信號(hào)電荷的倍增，半導(dǎo)體所產(chǎn)生的暗電流也隨著信號(hào)電荷的倍增而逐漸增大，不僅會(huì)引起附加的信號(hào)噪聲，而且還會(huì)形成一個(gè)暗信號(hào)的圖像，疊加到光信號(hào)圖像上，引起固定的圖像噪聲。隨著倍增增益的增大，引入的暗電流噪聲會(huì)迅速增強(qiáng)，成為￡1(:0)輸出圖像中的主要噪聲源，從而使獲得圖像上疊加了一層高頻閃爍的亮點(diǎn)，降低了圖像整體質(zhì)量。所以需要尋找有效抑制暗電流噪聲的方法，提高21(^0成像性能。暗電流噪聲主要有3部分組成:耗盡暗電流、表面暗電流和擴(kuò)散暗電流。這些熱噪聲對溫度有很強(qiáng)的依賴性，其會(huì)隨溫度的降低而減少，隨積分時(shí)間的增長而增大。目前降低暗電流噪聲的有效方法大體可分為三種:對器件進(jìn)行制冷，如用熱電冷卻器(120進(jìn)行制冷；使器件在反轉(zhuǎn)模式下工作，如采用多針相模式(版10(16,199):減少21(^0的工作積分時(shí)間。但這些方法十分復(fù)雜，還涉及到器件工藝技術(shù)，需要的成本比較高。圖像處理是一種快速有效、低成本的去除圖像噪聲的方法，常用的去噪方法有中值、均值濾波等，但傳統(tǒng)的中值和均值濾波在濾除噪聲的同時(shí)會(huì)使圖像的細(xì)節(jié)模糊，邊緣變得不清晰。南京理工大學(xué)有人對此也進(jìn)行了一些研究，在《21(^0圖像自適應(yīng)模糊中值濾波算法研究》一文中，針對電子倍增圖像噪聲密度隨著增益的變化而變化，提出了一種基于噪聲點(diǎn)檢測的自適應(yīng)模糊中值濾波算法⑸。同時(shí)，由于該算法引入了模糊集合理論和自適應(yīng)模塊，算法相對比較復(fù)雜，計(jì)算量大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有￡1(:0)器件成像的圖像特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種檢測去除圖像亮點(diǎn)、提高圖像質(zhì)量的方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，步驟如下: 第一步:計(jì)算獲取判斷EMCCD圖像亮點(diǎn)的閾值:通過計(jì)算灰度差的概率和來獲取圖像亮點(diǎn)的判斷閾值。
[0006]第二步:檢測EMCXD圖像的亮點(diǎn):通過遍歷圖像和閾值比較，檢測圖像亮點(diǎn)所占的其中一個(gè)像素點(diǎn)。
[0007]第三步:檢測EMCXD圖像亮點(diǎn)邊緣:由于亮點(diǎn)所占的像素點(diǎn)不止一個(gè)，以第二步檢測的亮點(diǎn)為中心，對其周圍區(qū)域的像素點(diǎn)進(jìn)行檢測，找出亮點(diǎn)的邊緣。
[0008]第四步:去除EMCXD圖像上的亮點(diǎn):針對檢測出來的亮點(diǎn),通過局部小區(qū)域均值的處理來去除圖像上的亮點(diǎn)。
[0009]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明通過對常用簡單的圖像處理方法運(yùn)用，有效地完成了去除EMC⑶圖像上亮點(diǎn)的目的，算法簡單易于編碼實(shí)現(xiàn)。
[0010]2、本發(fā)明采用計(jì)算灰度差出現(xiàn)的概率，來計(jì)算得到判斷亮點(diǎn)的閾值大小，這樣相比人工對圖像數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，減小了估計(jì)的誤差，結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0011]3、本發(fā)明在程序?qū)崿F(xiàn)中考慮了灰度圖像灰度差值的范圍是固定的，并且范圍不大，即采用了一種建立灰度差查找表的方法，便于重復(fù)使用，來提高了程序的執(zhí)行速率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為去除EMCXD圖像亮點(diǎn)流程圖。
[0013]圖2為去除亮點(diǎn)前的灰度圖。
[0014]圖3為亮點(diǎn)判斷閾值選取示意圖。
[0015]圖4為亮點(diǎn)檢測到的效果圖。
[0016]圖5為閾值35去除亮點(diǎn)后的灰度圖。
[0017]圖6為閾值29去除亮點(diǎn)后的灰度圖。
[0018]圖7為閾值50去除亮點(diǎn)后的灰度圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]結(jié)合圖1，本發(fā)明去除EMCXD圖像亮點(diǎn)的方法，步驟如下:
第一步，計(jì)算獲得判斷圖像亮點(diǎn)的閾值。通過觀察圖2圖像，可以看出亮點(diǎn)處圖像的灰度差值比較大，并且圖像的亮點(diǎn)數(shù)量有限。根據(jù)這一規(guī)律，通過遍歷圖像，計(jì)算像素點(diǎn)(i，j)與像素點(diǎn)(1-1，j)的灰度差值a，統(tǒng)計(jì)灰度差值a在圖像中出現(xiàn)的概率，畫出圖像灰度差值的概率圖3，通過人工經(jīng)驗(yàn)和多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證計(jì)算灰度差值概率和等于0.995處的灰度值35作為判斷圖像亮點(diǎn)的閾值，檢測亮點(diǎn)處理后的效果最好(圖5)。圖6是閾值29時(shí)的處理效果圖，這時(shí)灰度差值概率和為0.99時(shí)，亮點(diǎn)檢測的過多，圖像處理的結(jié)果反而變差。圖7是閾值50時(shí)的處理效果圖，亮點(diǎn)檢測的過少，圖像處理結(jié)果不理想。
[0021]獲取圖像灰度差值概率，本發(fā)明中采用的建立查找表的方法，規(guī)則如下:A=F(a)，a (1, (1-1,255，^也是整數(shù)，是3在圖像中出現(xiàn)的次數(shù)；因此定義一個(gè)數(shù)組存放3取不同的值時(shí)的？(幻；每當(dāng)再計(jì)算？(幻時(shí)，因?yàn)橐呀?jīng)有之前計(jì)算的數(shù)值了，放在了查找表中，所以只需查表即可，一般形式為:
111 七 ^[2561, 8；
^01- (8=0 ； 8?256 ； 8++) III！ [&] 二?(已)；
第二步:檢測圖像的亮點(diǎn)。
[0022]對要處理的圖像進(jìn)行邊遍歷邊處理的方法，判斷像素點(diǎn)(1,力與像素點(diǎn)(1-1,的灰度差值是否大于上面計(jì)算的閾值，如果灰度差值大于閾值，則記錄下該像素點(diǎn)(1,，作為亮點(diǎn)的一個(gè)起始點(diǎn)，并以該像素點(diǎn)為中心，對該像素點(diǎn)周圍的(21^+1) X (21^+1)區(qū)域的像素點(diǎn)計(jì)算其灰度的平均值111-1116811。&的取值范圍為1?3，依據(jù)拍攝圖像亮點(diǎn)區(qū)域所占像素點(diǎn)的范圍而定
[0023]第三步:檢測圖像亮點(diǎn)的邊緣。
[0024]由于亮點(diǎn)區(qū)域的像素的灰度值比較大，因此在亮點(diǎn)范圍內(nèi)，亮點(diǎn)像素的灰度值應(yīng)該大于該區(qū)域灰度的平均值110116冊。根據(jù)以上本發(fā)明在以第二步查找的亮點(diǎn)1(1為中心的(21^+1) X (21^+1)區(qū)域的像素點(diǎn)內(nèi)查找亮點(diǎn)的邊緣，判斷條件為區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的灰度值是否大于111^1162111，當(dāng)像素點(diǎn)的灰度值大于111^1162111時(shí)，認(rèn)為該像素點(diǎn)在亮點(diǎn)的范圍內(nèi)，對該像素點(diǎn)的灰度進(jìn)行處理。當(dāng)像素點(diǎn)的灰度值小于爪-腕冊時(shí)，對該像素點(diǎn)的灰度不做處理。亮點(diǎn)檢測到的效果圖如圖4所示。
[0025]第四步:去除圖像上的亮點(diǎn)。
[0026]首先將(21^+1) X (21^+1)區(qū)域的均值111^1162111賦值給第二步計(jì)算得到的像素點(diǎn)1(1作為其灰度值。同時(shí)，由于濾波窗口中與中心點(diǎn)距離越近的領(lǐng)域像素點(diǎn)與中心點(diǎn)的相似度也就越大，隨著窗口變大，濾波窗口內(nèi)與中心點(diǎn)像素相似度較小的點(diǎn)就越多，為了不破壞圖像的細(xì)節(jié)信息，保證圖像像素的過渡平緩，本發(fā)明對于第三步檢測到亮點(diǎn)的灰度值處理的方法采用的是以該像素點(diǎn)為中心的3*3區(qū)域的像素求均值，將計(jì)算得到的均值賦值給該像素點(diǎn)，作為其灰度值。運(yùn)用上述方法得到去除亮點(diǎn)后的灰度圖如圖5所示。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種去除EMCXD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一:計(jì)算獲取判斷EMCCD圖像亮點(diǎn)的閾值:通過計(jì)算灰度差的概率和來獲取圖像亮點(diǎn)的判斷閾值； 步驟二:檢測EMCXD圖像的亮點(diǎn):通過遍歷圖像和閾值比較，檢測圖像亮點(diǎn)所占的其中一個(gè)像素點(diǎn)； 步驟三:檢測EMCXD圖像亮點(diǎn)邊緣:以第二步檢測的其中一個(gè)像素點(diǎn)為亮點(diǎn)中心，對其周圍區(qū)域的像素點(diǎn)進(jìn)行檢測，找出亮點(diǎn)的邊緣； 步驟四:去除EMCCD圖像上的亮點(diǎn):針對檢測出來的亮點(diǎn)，通過局部小區(qū)域均值的處理來去除圖像上的亮點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟一中，灰度差值概率和等于0.995處的灰度值35作為判斷圖像亮點(diǎn)的閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟一中，采用建立查找表的方法獲取圖像灰度差值概率，建立查找表的規(guī)則如下:
A=F (a)，a=f (i, j) -f (i_l, j)，O 彡 a 彡 255， 其中，f(i，j)、f(i_l, j)分別是像素點(diǎn)(i, j)與像素點(diǎn)(1-1, j)的灰度；a為灰度差值；A是整數(shù)，表示a在圖像中出現(xiàn)的次數(shù)；定義一個(gè)數(shù)組存放a取不同的值時(shí)的F(a)，建立查找表; 當(dāng)再需要計(jì)算F (a)時(shí)，通過查找表查找對應(yīng)的計(jì)算值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟二中，對要處理的圖像進(jìn)行一邊遍歷一邊處理的方法，判斷圖像中的像素點(diǎn)(i，j)與像素點(diǎn)(1-1，j)的灰度差值是否大于閾值，如果灰度差值大于閾值，則記錄下像素點(diǎn)(i，j)，作為亮點(diǎn)的一個(gè)起始點(diǎn)，并以該起始點(diǎn)為中心，對周圍的(2k+l) X (2k+1)區(qū)域的像素點(diǎn)計(jì)算灰度的平均值m_mean，其中k的取值范圍為I?3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟三中，在以起始點(diǎn)為中心的(2k+l) X (2k+l)區(qū)域的像素點(diǎn)內(nèi)查找亮點(diǎn)的邊緣，判斷條件為區(qū)域內(nèi)各像素點(diǎn)的灰度值是否大于平均值m_mean，當(dāng)像素點(diǎn)的灰度值大于平均值m_mean時(shí),對該像素點(diǎn)的灰度進(jìn)行處理；當(dāng)像素點(diǎn)的灰度值小于平均值m_mean時(shí)，對該像素點(diǎn)的灰度不做處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟四中，將(2k+l) X (2k+l)區(qū)域的像素點(diǎn)灰度的平均值m_mean賦值給作為亮點(diǎn)起始點(diǎn)的像素點(diǎn)Id作為其灰度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的去除EMCCD圖像亮點(diǎn)的方法，其特征是，步驟四中，以作為亮點(diǎn)起始點(diǎn)的像素點(diǎn)為中心，對3*3區(qū)域的像素點(diǎn)灰度求平均值，將計(jì)算得到的平均值賦值給該像素點(diǎn)，作為其灰度值。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104376537SQ201410687033
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】梁宛玉, 于洪洲, 張猛蛟, 戴放, 沈吉, 鄒繼鑫, 陳遠(yuǎn)金, 劉慶飛, 李秋利, 簡云飛 申請人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心