一种基于差分的弱小目标增强方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于差分的弱小目标增强方法及装置，属于图像处理领域，解决了密集恒星背景弱小目标增强的问题，本发明专利技术步骤为：(1)采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像；(2)膨胀采集的上一帧图像；(3)将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像(都为原图)对应的像素灰度值与差分后结果(即差分得到的灰度值)进行灰度拉伸，得到增强图像。本发明专利技术抑制恒星的背景，增强了弱小目标信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差分的弱小目标增强方法及装置
一种基于差分的弱小目标增强方法及装置，抑制恒星的背景，增强了弱小目标信号，属于图像处理领域。
技术介绍
恒星背景的弱小目标增强是星空观测中面临的一大技术难题，如何在恒星密布的图像中增强与恒星类似的弱小目标，国内外学者付出了大量的劳动和心血，取得了一些有效的方法，如：基于直方图的方法，灰度变换的方法等，这些方法对于某些特定类型的恒星背景图像增强效果明显，对于某些类型的图像的增强效果则差强人意。密集恒星背景图像中需要增强的弱小目标形状跟恒星类似，信噪比低于图像中大多数恒星，因此根据图像的灰度统计信息或者直接进行灰度拉伸，很难取得良好的效果，在某些情况下甚至会降低弱小目标的对比度。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足之处提供了一种基于差分的弱小目标增强方法及装置，解决了密集恒星背景弱小目标增强的问题，有效抑制了恒星的背景，增强了弱小目标信号。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于差分的弱小目标增强方法，其特征在于，如下步骤：(1)采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像；(2)膨胀采集到的上一帧图像；(3)将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像(都为原图)对应的像素灰度值与差分后结果(即差分得到的灰度值)进行灰度拉伸，得到增强图像。作为优选，所述步骤(2)中，膨胀图像的公式如下：其中，b为形态学结构元，结构元b的尺寸为n×n，n取值为1～100，Df和Db分别是f,b的定义域，i、j表示图像f的坐标，其取值属于Df，s、t结构元b的坐标，其取值属于Db。作为优选，所述步骤(3)中，图像的差分增强公式如下：其中，fn(i,j)表示第n帧图像位置i、j处的灰度值，fn-1(i,j)表示第n-1帧图像位置i、j处的灰度值，f′n-1(i,j)表示第n-1帧图像膨胀后位置i、j处的灰度值，max(fn(i,j),fn-1(i,j))表示相邻两帧同一位置处像素的灰度值的最大值，Sat_Value是图像的饱和值，对于n-Bit的图像，Sat_Value的值为2n-1。一种基于差分的弱小目标增强装置，其特征在于：图像采集装置：采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像；图像膨胀装置：膨胀采集到的上一帧图像；图像差分增强装置：将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像(都为原图)对应的像素灰度值与差分后结果(即差分得到的灰度值)进行灰度拉伸，得到增强图像。作为优选，所述图像膨胀装置中膨胀图像的公式如下：其中，b为形态学结构元，结构元b的尺寸为n×n，n取值为1～100，Df和Db分别是f,b的定义域，i、j表示图像f的坐标，其取值属于Df，s、t结构元b的坐标，其取值属于Db。作为优选，所述图像差分增加装置中图像的差分增强公式如下：其中，fn(i,j)表示第n帧图像位置i、j处的灰度值，fn-1(i,j)表示第n-1帧图像位置i、j处的灰度值，f′n-1(i,j)表示第n-1帧图像膨胀后位置i、j处的灰度值，max(fn(i,j),fn-1(i,j))表示相邻两帧同一位置处像素的灰度值的最大值，Sat_Value是图像的饱和值，对于n-Bit的图像，Sat_Value的值为2n-1。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：一、本专利技术能有效抑制恒星干扰；二、本专利技术差分前进行形态学膨胀运算能有效提高差分效果，保证差分时尽可能少的留下恒星边缘，能克服配准量计算误差、大气扰动和望远镜轻微晃动造成的恒星差分不干净的现象；三、本专利技术在差分时仅利用了差分的两帧图像所对应像素原始图像灰度信息，同时在增强时由于只考虑对应的两个像素灰度信息，提高目标对比度，从而增强弱小目标，克服了其他像素灰度值对当前像素增强效果的影响，避免了周围恒星亮度的影响。附图说明图1为本专利技术的弱小目标增强流程图；图2为本专利技术实施例中恒星静止的原始图像；图3为本专利技术图2差分增强后的图像；图4为本专利技术图2中包含弱小目标的局部图像；图5为本专利技术图4差分增强后的图像；图6为本专利技术实施例中恒星运动的原始图像；图7为本专利技术图6差分增强后的图像；图8为本专利技术图2的上一帧图像；图9为本专利技术图8的膨胀图像；图10为本专利技术图6上一帧原始图像；图11为本专利技术图10的膨胀图像。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，一种基于差分的弱小目标增强方法，步骤如下：(1)采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像。(2)膨胀采集到的上一帧图像。其中，膨胀图像的公式为：其中，b为形态学结构元，结构元b的尺寸为n×n，n取值为1～100，Df和Db分别是f,b的定义域，i、j表示图像f的坐标，其取值属于Df，s、t结构元b的坐标，其取值属于Db。(3)将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像，相邻两帧图像都为原图对应像素灰度值与差分后结果，即差分得到的灰度值进行灰度拉伸，得到增强图像。其中，图像的差分增强公式为：其中，fn(i,j)表示第n帧图像位置i、j处的灰度值，fn-1(i,j)表示第n-1帧图像位置i、j处的灰度值，f′n-1(i,j)表示第n-1帧图像膨胀后位置i、j处的灰度值，max(fn(i,j),fn-1(i,j))表示相邻两帧同一位置处像素的灰度值的最大值，Sat_Value是图像的饱和值，对于n-Bit的图像，Sat_Value的值为2n-1。一种基于差分的弱小目标增强装置，其特征在于：图像采集装置：采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像。图像膨胀装置：膨胀采集到的上一帧图像。所述图像膨胀装置中膨胀图像的公式如下：其中，b为形态学结构元，结构元b的尺寸为n×n，n取值为1～100，Df和Db分别是f,b的定义域，i、j表示图像f的坐标，其取值属于Df，s、t结构元b的坐标，其取值属于Db。图像差分增强装置：将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像(都为原图)对应的像素灰度值与差分后结果(即差分得到的灰度值)进行灰度拉伸，得到增强图像。所述图像差分增加装置中图像的差分增强公式如下：其中，fn(i,j)表示第n帧图像位置i、j处的灰度值，fn-1(i,j)表示第n-1帧图像位置i、j处的灰度值，f′n-1(i,j)表示第n-1帧图像膨胀后位置i、j处的灰度值，max(fn(i,j),fn-1(i,j))表示相邻两帧同一位置处像素的灰度值的最大值，Sat_Value是图像的饱和值，对于n-Bit的图像，Sat_Value的值为2n-1。实施例1如图2、图4所示是光电望远镜采集到的序列图像中的一帧原始图像，在采集这个序列图像中由于望远镜跟随恒星运动，恒星在图像中表现为静止，感兴趣的弱小目标在相邻两帧图像中有位置变化。从图中可以看出，图像中恒星密集，目标和恒星在形状和灰度等特征上无法区分，如果能抑制恒星，保留感兴趣的目标，则可以将目标增强，若在抑制恒星的同时能增强目标灰度，则能进一步增强目标。首先将图2的上一帧图像，如图8所示，用3×3的形态学结构元进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于差分的弱小目标增强方法，其特征在于，如下步骤：(1)采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像；(2)膨胀采集到的上一帧图像；(3)将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像(都为原图)对应的像素灰度值与差分后结果(即差分得到的灰度值)进行灰度拉伸，得到增强图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于差分的弱小目标增强方法，其特征在于，如下步骤：(1)采集相邻的两帧图像，即上一帧图像和下一帧图像，其中，下一帧图像是需要进行差分的图像；(2)膨胀采集到的上一帧图像；(3)将膨胀后的上一帧图像与下一帧图像做差分，同时根据差分的相邻两帧图像对应的像素灰度值与差分后结果进行灰度拉伸，得到增强图像；得到增强图像的公式如下：其中，fn(i,j)表示第n帧图像位置i、j处的灰度值，fn-1(i,j)表示第n-1帧图像位置i、j处的灰度值，f′n-1(i,j)表示第n-1帧图像膨胀后位置i、j处的灰度值，max(fn(i,j),fn-1(i,j))表示相邻两帧同一位置处像素的灰度值的最大值，Sat_Value是图像的饱和值，对于n-Bit的图像，Sat_Value的值为2n-1。2.根据权利要求1所述的一种基于差分的弱小目标增强方法，其特征在于，所述步骤(2)中，膨胀图像的公式如下：其中，b为形态学结构元，结构元b的尺寸为n×n，n取值为1～100，Df和Db分别是f,b的定义域，i、j表示图像f的坐标，其取值属于Df，s、t为结构元b的坐标，其取值属于Db。3.一种基于差分的弱...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏敏，文武，魏维，
申请(专利权)人：成都信息工程学院，
类型：发明
国别省市：四川;51