一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于紅外圖像增強(qiáng)處理技術(shù)研究領(lǐng)域，涉及一種基于雙邊濾波的紅外圖像 細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，不但可以增強(qiáng)高動(dòng)態(tài)范圍圖像中的細(xì)節(jié)，從而與原始圖像背景中的總動(dòng)態(tài) 范圍相匹配;而且還能針對(duì)用戶對(duì)不同圖像的要求不同，參數(shù)具有可調(diào)性。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像增強(qiáng)是指對(duì)圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對(duì)比度等進(jìn)行強(qiáng)調(diào)或尖銳化，以 便于顯示、觀察或進(jìn)一步的分析與處理。圖像增強(qiáng)并不會(huì)增加圖像數(shù)據(jù)中的信息量，但它將 增加所選擇特征的動(dòng)態(tài)范圍，從而使這些特征更容易地檢測(cè)或識(shí)別。
[0003] 目前，常用的增強(qiáng)技術(shù)根據(jù)其增強(qiáng)處理所在的空間不同，可分為基于圖像域的方 法和基于變換域的方法兩類。顧名思義，前者直接在圖像所在的空間進(jìn)行處理，而后者對(duì)圖 像的處理是通過在圖像的變換域間接實(shí)現(xiàn)?；趫D像域的方法又可分為:基于像素的方法 和基于模板的方法。在基于像素的處理(也叫點(diǎn)處理）中，增強(qiáng)過程是對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行的處 理而與其他像素?zé)o關(guān);而模板的處理則是每次處理操作都是在圖像中的每個(gè)小的區(qū)域進(jìn)行 的。
[0004] 紅外圖像表征景物的紅外輻射分布，主要取決于景物發(fā)射率和溫度分布，其灰度 波動(dòng)來源于大氣背景輻射中景物各部分較弱的輻射變化，因此紅外圖像具有高背景，低反 差的特點(diǎn)。本發(fā)明主要針對(duì)紅外圖像的這一特點(diǎn)，應(yīng)用圖像處理技術(shù)，對(duì)紅外圖像增強(qiáng)的一 些算法進(jìn)行了一定的研究。
[0005] 目前，已有的紅外圖像增強(qiáng)的算法很多，還有一些新的算法模型在提出，但是已實(shí) 際運(yùn)用在紅外熱像儀中的圖像增強(qiáng)算法并不多，美國(guó)FLIR公司提出的數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng) (DDE)技術(shù)是目前紅外圖像增強(qiáng)算法中效果最好的，它采用某種非線性圖像處理算法，增強(qiáng) 高動(dòng)態(tài)范圍圖像中的細(xì)節(jié)部分，達(dá)到非常好的增強(qiáng)效果。
[0006] 本發(fā)明從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對(duì)比FLIR公司DDE技術(shù)的處理效果，提出了基于雙邊濾波 的紅外圖像增強(qiáng)方法。該方法性能接近FLIR公司的增強(qiáng)效果，而且還具有可調(diào)的參數(shù)，能針 對(duì)用戶對(duì)紅外圖像的可視性要求進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于，提出一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，采用雙邊 濾波器將圖像用分解成背景和細(xì)節(jié)兩部分，對(duì)其中背景部分進(jìn)行壓制，降低無用的動(dòng)態(tài)范 圍;對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行自適應(yīng)直方圖均衡，增強(qiáng)細(xì)節(jié)同時(shí)降低噪聲。最后再將兩部分有機(jī)的合 成起來，從而實(shí)現(xiàn)了 一套比較好的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法。
[0008] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，其特征在于步驟如下：
[0009] 步驟1，利用雙邊濾波器，將圖像分解成背景和細(xì)節(jié)兩部分，背景相當(dāng)于圖像的低 頻成分，記為11 (X，y);細(xì)節(jié)相當(dāng)于圖像的高頻成分，記為Ih(X，y);
[0010] 步驟2,將圖像細(xì)節(jié)Ih(x，y)進(jìn)行自適應(yīng)直方圖均衡，得到增強(qiáng)圖像J;(x，y);
[0011] 步驟3,采用系數(shù)r來分配背景和細(xì)節(jié)的比例，合成最終的圖像Ilxj)，且
[0012]
[0013] 其中系數(shù)r成為壓制比，為一比例系數(shù)，滿足0〈r〈l，r反映了最終合成圖像中背景 被壓制的程度。
[0014] 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0015] 前述的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，所述K0.5時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行處理具有清晰化效果。
[0016] 借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提出了一種基于雙邊濾波的紅外圖 像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，該方法能產(chǎn)生很好的細(xì)節(jié)增強(qiáng)效果，而且還具有可調(diào)的參數(shù)，能針對(duì)用戶 對(duì)紅外圖像的可視性要求進(jìn)行調(diào)整。
【附圖說明】
[0017] 圖la為原始圖像。
[0018] 圖lb為本發(fā)明一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。
[0019 ]圖2a為壓制比r = 0時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
[0020]圖2b為壓制比r = 0.2時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
[0021]圖2c為壓制比r = 0.4時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
[0022]圖2d為壓制比r = 0.6時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
[0023]圖2e為壓制比r = 0.8時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
[0024]圖2f為壓制比r = 1時(shí)的增強(qiáng)效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0026] 用于實(shí)施的硬件環(huán)境是：Intel Pentium 2.93GHz CPU計(jì)算機(jī)、2.0GB內(nèi)存，運(yùn)行的 軟件環(huán)境是:Matlab R2011b和Windows XP。實(shí)驗(yàn)選取的素材均來自北京浦辰科技股份有限 公司的PW601系列紅外機(jī)芯，PW601的IRFPA由法國(guó)U1 i s公司進(jìn)口，分辨率為384*288，像元間 距35um，NETD等效的最小可分辨溫差為0.08度，可以同時(shí)滿足成像和測(cè)溫兩種需求，是目前 國(guó)際上主流設(shè)備使用的IRFPA，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有通用性。
[0027] 本發(fā)明一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，實(shí)施步驟如下：
[0028] 步驟1，利用雙邊濾波器，將圖像分解成背景和細(xì)節(jié)兩部分，背景相當(dāng)于圖像的低 頻成分，記為11 (X，y);細(xì)節(jié)相當(dāng)于圖像的高頻成分，記為Ih(X，y);
[0029] 步驟2,將圖像細(xì)節(jié)Ih(x，y)進(jìn)行自適應(yīng)直方圖均衡，得到增強(qiáng)圖像il(x，r);
[0030] 步驟3,采用系數(shù)r來分配背景和細(xì)節(jié)的比例，合成最終的圖像n^y)，且
[0031]
[0032] 其中系數(shù)r成為壓制比，為一比例系數(shù)，滿足0〈r〈l，r反映了最終合成圖像中背景 被壓制的程度。
[0033] 較佳的，雙邊濾波器可采用Tomasi C及Manduchi R在論文Bilateral filtering for gray and color images提出的一種算法理論，將該算法理論編寫成計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成 雙邊濾波模塊，作為本發(fā)明的組成部分。
[0034] 壓制比系數(shù)r體現(xiàn)了背景壓制與細(xì)節(jié)增強(qiáng)的比例。通過調(diào)整壓制比可以得到一系 列不同的增強(qiáng)效果，如圖2a、圖2b、圖2c、圖2d、圖2e及圖2f所示。當(dāng)r〈0.5時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行處 理具有清晰化效果，當(dāng)壓制比很大時(shí)，就出現(xiàn)了全局的增強(qiáng)效果。
[0035] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，對(duì)于本發(fā)明所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作出的改進(jìn)，均同理包括在 本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，其特征在于步驟如下： 步驟1，利用雙邊濾波器，將圖像分解成背景和細(xì)節(jié)兩部分，背景相當(dāng)于圖像的低頻成 分，記為Ii(x，y);細(xì)節(jié)相當(dāng)于圖像的高頻成分，記為Ih(x，y); 步驟2,將圖像細(xì)節(jié)Ih(x，y)進(jìn)行自適應(yīng)直方圖均衡，得到增強(qiáng)圖像/IU，7); 步驟3,采用系數(shù)r來分配背景和細(xì)節(jié)的比例，合成最終的圖像nX，y)，且其中系數(shù)r成為壓制比，滿足0〈r〈l，r反映了最終合成圖像中背景被壓制的程度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，其特征在于所述r〈0.5時(shí)，該方法對(duì) 圖像進(jìn)行處理具有清晰化效果。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于雙邊濾波的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法，采用雙邊濾波器將圖像用分解成背景和細(xì)節(jié)兩部分，對(duì)其中背景部分進(jìn)行壓制，降低無用的動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行自適應(yīng)直方圖均衡，增強(qiáng)細(xì)節(jié)同時(shí)降低噪聲。最后再將兩部分有機(jī)的合成起來，從而實(shí)現(xiàn)了一套比較好的數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法。
【IPC分類】G06T5/00
【公開號(hào)】CN105608680
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610063682
【發(fā)明人】趙小明, 王新新
【申請(qǐng)人】洛陽芊兆物聯(lián)科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日