抗辐射的视频图像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种抗辐射的视频图像系统及方法；该系统用于实现该方法；该系统包括视频图像获取装置(1)和视频图像处理装置(3)；视频图像处理装置(3)包括数字处理装置(31)和视频图像噪音剔除器(32)；视频图像噪音剔除器(32)置于数字处理装置(31)中，视频图像噪音剔除器(32)包括中值法去噪模块、自差法视频噪音图像提取模块、向前互差法提取视频噪音图像模块、向后互差法提取视频噪音图像模块、向前合成二次视频噪音图像模块、向后合成二次视频噪音图像模块、前差噪音图像界定模块、后差噪音图像界定模块、噪声图像标定模块、噪声剔除模块、中值法视频图像修正模块。通过其处理的视频图像噪音少，图像清晰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种辐射环境下图像传感技术，特别是一种抗辐射图像传感方法及系 统。
技术介绍
随着太空探索的日益加深和核能源的不断开发利用，辐射环境下的各种操作任务 也越来越多。但是辐射对人体危害很大，因此强辐射环境下的工程作业需要通过远距离控 制或自动作业完成。各种图像传感器被广泛应用于空间科学和核科学等领域中的作为核心 探测器。因此图像传感器的抗辐射加固具有重要的实际应用价值。 现有视觉传感器（即图像传感器，下同）抗辐射技术主要采用像元电子电路内部结 构加固和辐射隔离两种方法，即采用不同的硬件防辐射加固或芯片防辐照设计工艺来提高 传感器的抗辐射能力。这两种图像传感器抗辐射技术，往往增加了传感器的体积和重量，且 复杂的设计工艺会使图像传感器成本急剧增加，限制了其推广应用。图像传感器受空间辐 射和核辐射的影响发生损伤效应，从而使直接获取的现场图像常常带有较强的污染噪声。 在强辐射下高能粒子打在图像传感器CCD阵列上时，被击中的像元，其像元值会骤然增加， 使其所获得的图像中产生局部脉冲噪声。另外高能粒子的能量会在相邻像元间传递，从而 导致噪声局部区域扩散。针对这些问题，一些研究者提出利用图像处理的方法来消除强辐 射下的图像噪声，达到基于软件的图像传感器加固的目的，例如，王姮等在文献《一种强辐 射环境监测下图像降噪的新方法》（即《传感器与微系统》，2011年，30卷11期，59-61页)中 提出了一种将改进的自适应中值滤波与小波变换相结合的复合去噪滤波法来对强辐射下 的图像进行恢复处理。但是这种简单的滤波对噪声强度大、分布密集的图像效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种抗辐射的视频图像系统，其 不需要双镜头等冗余设备来去噪音，也不需要加固设备来减少噪音，结构简单，成本低。 本专利技术的另一目的是提供一种视频图像系统的抗辐射方法，上述系统使用了该方 法，该方法处理效果好，速度快，步骤简单，该方法不需要复杂的设备，使用成本低。 本专利技术的技术方案是：一种抗辐射的视频图像系统；其包括视频图像获取装置和 视频图像处理装置；视频图像获取装置包括聚焦镜头和视频图像传感器，视频图像传感器 位于聚焦镜头聚焦的光路上，视频图像获取装置可获取探测目标的视频图像序列，每个视 频图像为某一刻获得的探测目标的影像；视频图像获取装置与视频图像处理装置之间通过 通讯系统连接；视频图像处理装置包括数字处理装置和视频图像噪音剔除器；数字处理装 置包括输入接口、存贮器、处理器和输出接口；视频图像噪音剔除器置于数字处理装置中， 视频图像噪音剔除器包括中值法去噪模块、自差法视频噪音图像提取模块、向前互差法提 取视频噪音图像模块、向后互差法提取视频噪音图像模块、向前合成二次视频噪音图像模 块、向后合成二次视频噪音图像模块、前差噪音图像界定模块、后差噪音图像界定模块、噪 声图像标定模块、噪声剔除模块、中值法视频图像修正模块； 中值法去噪模块，其用于对视频图像传感器（12)采集来的每一帧视频图像进行初步 去噪处理，即将每个视频图像中的每个像素用其与周边r排像素组成的（2r+l)x (2r+l)个 像素的中间像素值替代，r=l?5,得到各中值视频图像； 自差法视频噪音图像提取模块，用于将每一幅视频图像的每个像素值减去通过中值 法去噪模块处理后得到的中值视频图像中对应的像素值，并取绝对值，得到自差法噪音图 像； 向前互差法提取视频噪音图像模块，用于将每幅视频图像与视频中排在其前面紧邻的 rl幅视频图像进行比较得到各差像，rl=l?3，再将各差像相加得到各视频图像的向前噪 音图像； 向后互差法提取视频噪音图像模块，用于通过将每幅视频图像与视频中排在其后面紧 邻的rl幅视频图像进行比较得到各差像，rl=l?3，再将各差像相加得到各视频图像的向 前噪音图像； 向前合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像所对应的自差法噪音图像与 向前噪音图像按比例警合成向前二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位 噪音像素值与胃相乘，然后将向前噪音图像的每一位噪音像素值与￠1- 相乘，取该两个 乘积的和作为向前二次视频噪音图像的各噪音像素值； 向后合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像对应的自差法噪音图像与向 后噪音图像按比例漏合成向后二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位噪 音像素值与胃相乘，然后将向后噪音图像的每一位噪音像素值与p- 1?)相乘，取该两个乘 积的和作为向后二次视频噪音图像的各噪音像素值； 其中冒=0· 1?0.5 ; 前差噪音图像界定模块，用于将向前二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与一 个界定阈值Iff进行比较，若大于界定阈值2H,则认定该像素点位噪音存在，取值为1，否 则认定该像素点位噪音不存在，其取值为〇,得到前差噪音界定图像； 后差噪音图像界定模块，其用于将向后二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与 一个界定阈值IF进行比较，若大于界定阈值胃，则认定该像素点位噪音存在，取值为1， 否则认定该像素点位噪音不存在，其取值为〇,得到后差噪音界定图像； 噪音界定阈值Uf =20?80; 噪声图像标定模块，用于判断前差噪音界定图像与后差噪音界定图像相应噪音像素点 的均为噪音时，则标定该点为噪音像素点，用1表示，否则噪音不认定为噪音，用〇表 示，得到噪声标定图像； 噪声剔除模块，用于将视频图像向周边延伸一个像素，得到延伸视频图像，再将延伸视 频图像中对应噪声标定图像中标定为噪音的位置的像素，取延伸视频图像中对应的像素点 周边四个顶点像素值之和与其周边四个像素值之和按照参数a、b合成新的像素值，得到噪 首剔除视频图像；也就是其实就是将以延伸视频图像中对应噪声标定图像中标定为噪首的 位置的像素为中心的3x3像素值组成的阵列与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗辐射的视频图像系统；其包括视频图像获取装置(1)和视频图像处理装置(3)；视频图像获取装置(1)包括聚焦镜头(11)和视频图像传感器(12)，视频图像传感器(12)位于聚焦镜头(11)聚焦的光路上，视频图像获取装置(1)可获取探测目标的视频图像序列，每个视频图像为某一刻获得的探测目标的影像；其特征是：视频图像获取装置(1)与视频图像处理装置(3)之间通过通讯系统连接；视频图像处理装置(3)包括数字处理装置(31)和视频图像噪音剔除器(32)；数字处理装置(31)包括输入接口、存贮器、处理器和输出接口；视频图像噪音剔除器(32)置于数字处理装置(31)中，视频图像噪音剔除器(32)包括中值法去噪模块、自差法视频噪音图像提取模块、向前互差法提取视频噪音图像模块、向后互差法提取视频噪音图像模块、向前合成二次视频噪音图像模块、向后合成二次视频噪音图像模块、前差噪音图像界定模块、后差噪音图像界定模块、噪声图像标定模块、噪声剔除模块、中值法视频图像修正模块；中值法去噪模块，其用于对视频图像传感器(12)采集来的每一帧视频图像进行初步去噪处理，即将每个视频图像中的每个像素用其与周边r排像素组成的（2r+1）x（2r+1）个像素的中间像素值替代， r=1～5，得到各中值视频图像； 自差法视频噪音图像提取模块，用于将每一幅视频图像的每个像素值减去通过中值法去噪模块处理后得到的中值视频图像中对应的像素值，并取绝对值，得到自差法噪音图像；向前互差法提取视频噪音图像模块，用于将每幅视频图像与视频中排在其前面紧邻的r1幅视频图像进行比较得到各差像，r1=1～3, 再将各差像相加得到各视频图像的向前噪音图像； 向后互差法提取视频噪音图像模块，用于通过将每幅视频图像与视频中排在其后面紧邻的r1幅视频图像进行比较得到各差像，r1=1～3, 再将各差像相加得到各视频图像的向前噪音图像； 向前合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像所对应的自差法噪音图像与向前噪音图像按比例合成向前二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位噪音像素值与相乘，然后将向前噪音图像的每一位噪音像素值与相乘，取该两个乘积的和作为向前二次视频噪音图像的各噪音像素值；向后合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像对应的自差法噪音图像与向后噪音图像按比例合成向后二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位噪音像素值与相乘，然后将向后噪音图像的每一位噪音像素值与相乘，取该两个乘积的和作为向后二次视频噪音图像的各噪音像素值；其中=0.1～0.5；前差噪音图像界定模块，用于将向前二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与一个界定阈值进行比较，若大于界定阈值，则认定该像素点位噪音存在，取值为1，否则认定该像素点位噪音不存在，其取值为0，得到前差噪音界定图像；后差噪音图像界定模块，其用于将向后二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与一个界定阈值进行比较，若大于界定阈值，则认定该像素点位噪音存在，取值为1，否则认定该像素点位噪音不存在，其取值为0，得到后差噪音界定图像；噪音界定阈值=20～80；噪声图像标定模块，用于判断前差噪音界定图像与后差噪音界定图像相应噪音像素点的均为噪音时，则标定该点为噪音像素点，用“1”表示，否则噪音不认定为噪音，用“0”表示，得到噪声标定图像；噪声剔除模块，用于将视频图像向周边延伸一个像素，得到延伸视频图像，再将延伸视频图像中对应噪声标定图像中标定为噪音的位置的像素，取延伸视频图像中对应的像素点周边四个顶点像素值之和与其周边四个像素值之和按照参数a、b合成新的像素值，得到噪音剔除视频图像；其实就是将以延伸视频图像中对应噪声标定图像中标定为噪音的位置的像素为中心的3x3像素值组成的阵列与对应位置相乘再取和，作为噪音剔除视频图像中对应的像素点的像素值，得到噪音剔除视频图像；其中a+b=0.25。...

【技术特征摘要】
1. 一种抗辐射的视频图像系统；其包括视频图像获取装置（1)和视频图像处理装置 (3);视频图像获取装置（1)包括聚焦镜头（11)和视频图像传感器（12)，视频图像传感器 (12)位于聚焦镜头（11)聚焦的光路上，视频图像获取装置（1)可获取探测目标的视频图像 序列，每个视频图像为某一刻获得的探测目标的影像；其特征是：视频图像获取装置（1)与 视频图像处理装置（3)之间通过通讯系统连接；视频图像处理装置（3)包括数字处理装置 (31)和视频图像噪音剔除器（32);数字处理装置（31)包括输入接口、存贮器、处理器和输 出接口；视频图像噪音剔除器（32)置于数字处理装置（31)中，视频图像噪音剔除器（32) 包括中值法去噪模块、自差法视频噪音图像提取模块、向前互差法提取视频噪音图像模块、 向后互差法提取视频噪音图像模块、向前合成二次视频噪音图像模块、向后合成二次视频 噪音图像模块、前差噪音图像界定模块、后差噪音图像界定模块、噪声图像标定模块、噪声 剔除模块、中值法视频图像修正模块； 中值法去噪模块，其用于对视频图像传感器（12)采集来的每一帧视频图像进行初步 去噪处理，即将每个视频图像中的每个像素用其与周边r排像素组成的（2r+l)x (2r+l)个 像素的中间像素值替代，r=l?5,得到各中值视频图像； 自差法视频噪音图像提取模块，用于将每一幅视频图像的每个像素值减去通过中值 法去噪模块处理后得到的中值视频图像中对应的像素值，并取绝对值，得到自差法噪音图 像； 向前互差法提取视频噪音图像模块，用于将每幅视频图像与视频中排在其前面紧邻的 rl幅视频图像进行比较得到各差像，rl=l?3，再将各差像相加得到各视频图像的向前噪 音图像； 向后互差法提取视频噪音图像模块，用于通过将每幅视频图像与视频中排在其后面紧 邻的rl幅视频图像进行比较得到各差像，rl=l?3，再将各差像相加得到各视频图像的向 前噪音图像； 向前合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像所对应的自差法噪音图像与 向前噪音图像按比例冒合成向前二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位 噪音像素值与胃相乘，然后将向前噪音图像的每一位噪音像素值与￠.1. - W )相乘,取该两个 乘积的和作为向前二次视频噪音图像的各噪音像素值； 向后合成二次视频噪音图像模块，用于将每一幅视频图像对应的自差法噪音图像与向 后噪音图像按比例警合成向后二次视频噪音图像，即将每一幅自差法噪音图像的每一位噪 音像素值与胃相乘，然后将向后噪音图像的每一位噪音像素值与p-署)相乘，取该两个乘 积的和作为向后二次视频噪音图像的各噪音像素值； 其中罾=0? 1?0.5 ; 前差噪音图像界定模块，用于将向前二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与一 个界定阈值进行比较，若大于界定阈值1H,则认定该像素点位噪音存在，取值为1，否 则认定该像素点位噪音不存在，其取值为〇,得到前差噪音界定图像； 后差噪音图像界定模块，其用于将向后二次视频噪音图像中的每个噪音像素点的值与 一个界定阈值ro进行比较，若大于界定阈值胃，则认定该像素点位噪音存在，取值为1， 否则认定该像素点位噪音不存在，其取值为0,得到后差噪音界定图像； 噪音界定阈值胃=20?80 ; 噪声图像标定模块，用于判断前差噪音界定图像与后差噪音界定图像相应噪音像素点 的均为噪音时，则标定该点为噪音像素点，用1表示，否则噪音不认定为噪音，用〇表 示，得到噪声标定图像； 噪声剔除模块，用于将视频图像向周边延伸一个像素，得到延伸视频图像，再将延伸视 频图像中对应噪声标定图像中标定为噪音的位置的像素，取延伸视频图像中对应的像素点 周边四个顶点像素值之和与其周边四个像素值之和按照参数a、b合成新的像素值，得到噪 首剔除视频图像；其实就是将以延伸视频图像中对应噪声标定图像中标定为噪首的位置的 像素为中心的3x3像素值组成的阵列与对应位置相乘再取和，作为噪音剔除 视频图像中对应的像素点的像素值，得到噪音剔除视频图像；其中a+b=0. 25。2. 根据权利要求1所述的抗辐射的视频图像系统，其特征是：所述的噪声剔除模块还 用于再重复使用1?20次，每进行下一次使用时，均是将前一次使用得到的噪音剔除视频 图像作为下一次使用开始的视频图像进行使用，得到下一个噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，赵立宏，邓骞，郭玲，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43