一种红外图像条纹噪声消除方法技术

本发明专利技术公开了一种红外图像条纹噪声消除方法，包括以下步骤：步骤一、红外图像采集，步骤二、计算第n帧红外图像zn的N个列平均值，步骤三、图像处理器调用条纹噪声估计模块并根据第n帧红外图像zn的N个列平均值估计所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，步骤四、图像处理器从所述第n帧红外图像zn中减去所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，即消除了所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声。本发明专利技术设计新颖合理，方法步骤简单，实现方便，能够实时处理消除红外图像中的条纹噪声，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种红外图像条纹噪声消除方法
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种红外图像条纹噪声消除方法。
技术介绍
由于制造工艺问题，红外焦平面阵列的输出电路通常是同一列(或行)像元共享同一个输出电路，由于列输出电路偏置电压不完全一致，产生的图像中包含以列条纹为主要特征的非均匀噪声，称为条纹噪声。现有技术中，非均匀噪声的消除方法主要有基于标定的方法和基于场景校正的方法两大类。然而，基于标定的方法不能实时更新参数，需要假设在连续两次标定之间的很长一段时间内参数不变，而列输出电路偏置电压则变化较快，因此无法有效消除噪声。基于场景的校正方法虽然可以实时更新参数，但是也带来了两个问题：1)该方法需要很长时间的图像序列算法才能收敛；2)使用长时间的图像序列可能导致“伪影”现象(即将前面的图像显示在后面的图像上)，同样无法有效消除噪声。因此，如何实时处理抑制条纹噪声依然是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种红外图像条纹噪声消除方法，其设计新颖合理，方法步骤简单，实现方便，能够实时处理消除红外图像中的条纹噪声，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、红外图像采集：采用红外焦平面阵列采集红外图像并将采集到的红外图像同步传送给图像处理器，图像处理器读取红外焦平面阵列传送给其的第n帧红外图像zn，所述第n帧红外图像zn由M×N个像素构成，所述第n帧红外图像zn中包括条纹噪声bn；其中，n、M和N均为自然数，M和N的单位均为像素；步骤二、计算第n帧红外图像zn的N个列平均值：图像处理器根据公式j＝0,1,…,N-1计算第n帧红外图像zn的第j列的列平均值cn(j)，得到第n帧红外图像zn的N个列平均值；其中，i为第n帧红外图像zn的行坐标，j为第n帧红外图像zn的列坐标，zn(i,j)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j列处的像素值；步骤三、图像处理器调用条纹噪声估计模块并根据第n帧红外图像zn的N个列平均值估计所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，具体过程如下：步骤301、设消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值为xn(i,j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j-1列处的像素值为xn(i,j-1)；则有消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值xn(i,j)的表达式为xn(i,j)＝zn(i,j)-bn(j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j-1列处的像素值xn(i,j-1)的表达式为xn(i,j-1)＝zn(i,j-1)-bn(j-1)；其中，bn(j)为第n帧红外图像位于第j列处的像素的条纹噪声，bn(j-1)为第n帧红外图像位于第j-1列处的像素的条纹噪声，zn(i,j-1)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j-1列处的像素值；步骤302、用公式表示消除了条纹噪声的第n帧红外图像的列间差L；步骤303、将表达式xn(i,j)＝zn(i,j)-bn(j)和表达式xn(i,j-1)＝zn(i,j-1)-bn(j-1)代入公式得到公式步骤304、根据公式j＝0,1,…,N-1和公式j＝1,2,…,N-1对公式进行转换，得到采用列平均值表示的列间差其中，cn(j-1)为第n帧红外图像zn的第j-1列的列平均值；步骤305、最小化采用列平均值表示的列间差得到所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声bn；步骤四、图像处理器从所述第n帧红外图像zn中减去所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，即消除了所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声。上述的一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于：步骤一中所述M和N的取值范围均为200～1500。上述的一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于：步骤305中最小化采用列平均值表示的列间差得到所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声bn的具体过程为：步骤3051、为了最小化采用列平均值表示的列间差令采用列平均值表示的列间差L的偏导数为0，即得到方程该方程的矩阵型式为其中，bn＝[bn(0),bn(1),…,bn(N-1)]T，bn(j+1)为第n帧红外图像位于第j+1列处的像素的条纹噪声，cn(j+1)为第n帧红外图像zn的第j+1列的列平均值；步骤3052、将求解方程的问题等效为求解最小化问题minf(b)＝bTAb-2cTb，采用最陡下降法求解minf(b)＝bTAb-2cTb，得到所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn为其中，bn-1为第n帧红外图像zn的前一帧红外图像的条纹噪声，b0＝0，α为控制bn的更新速度的权值且α的取值范围为0～1。上述的一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于：步骤3052中所述α的取值为0.1。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术根据条纹噪声的产生原理，将条纹噪声近似为相互独立的噪声，通过最小化红外图像的列间差来估计条纹噪声，将估计出的条纹噪声从包含条纹噪声的红外图像中减去，进而实现消除条纹噪声，设计新颖合理，且方法步骤简单，实现方便。2、本专利技术利用上一帧图像中估计的条纹噪声来估计当前帧中的条纹噪声，在每帧时间内只需要少量的计算就能够准确地估计条纹噪声，进而能够实时处理消除红外图像中的条纹噪声。3、本专利技术的实用性强，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本专利技术设计新颖合理，方法步骤简单，实现方便，能够实时处理消除红外图像中的条纹噪声，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术红外图像条纹噪声消除方法的方法流程框图。图2为具有条纹噪声的红外图像的列平均曲线。图3为采用了本专利技术的方法消除了条纹噪声后的红外图像的列平均曲线。具体实施方式如图1所示，本专利技术的红外图像条纹噪声消除方法，包括以下步骤：步骤一、红外图像采集：采用红外焦平面阵列采集红外图像并将采集到的红外图像同步传送给图像处理器，图像处理器读取红外焦平面阵列传送给其的第n帧红外图像zn，所述第n帧红外图像zn由M×N个像素构成，所述第n帧红外图像zn中包括条纹噪声bn；其中，n、M和N均为自然数，M和N的单位均为像素；本实施例中，步骤一中所述M和N的取值范围均为200～1500。步骤二、计算第n帧红外图像zn的N个列平均值：图像处理器根据公式j＝0,1,…,N-1计算第n帧红外图像zn的第j列的列平均值cn(j)，得到第n帧红外图像zn的N个列平均值；其中，i为第n帧红外图像zn的行坐标，j为第n帧红外图像zn的列坐标，zn(i,j)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j列处的像素值；步骤三、图像处理器调用条纹噪声估计模块并根据第n帧红外图像zn的N个列平均值估计所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，具体过程如下：步骤301、设消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值为xn(i,j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j-1列处的像素值为xn(i,j-1)；则有消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值xn(i,j)的表达式为xn(i,j)＝zn(i,j)-bn(j)，消除了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、红外图像采集：采用红外焦平面阵列采集红外图像并将采集到的红外图像同步传送给图像处理器，图像处理器读取红外焦平面阵列传送给其的第n帧红外图像zn，所述第n帧红外图像zn由M×N个像素构成，所述第n帧红外图像zn中包括条纹噪声bn；其中，n、M和N均为自然数，M和N的单位均为像素；步骤二、计算第n帧红外图像zn的N个列平均值：图像处理器根据公式计算第n帧红外图像zn的第j列的列平均值cn(j)，得到第n帧红外图像zn的N个列平均值；其中，i为第n帧红外图像zn的行坐标，j为第n帧红外图像zn的列坐标，zn(i,j)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j列处的像素值；步骤三、图像处理器调用条纹噪声估计模块并根据第n帧红外图像zn的N个列平均值估计所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，具体过程如下：步骤301、设消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值为xn(i,j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j‑1列处的像素值为xn(i,j‑1)；则有消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值xn(i,j)的表达式为xn(i,j)＝zn(i,j)‑bn(j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j‑1列处的像素值xn(i,j‑1)的表达式为xn(i,j‑1)＝zn(i,j‑1)‑bn(j‑1)；其中，bn(j)为第n帧红外图像位于第j列处的像素的条纹噪声，bn(j‑1)为第n帧红外图像位于第j‑1列处的像素的条纹噪声，zn(i,j‑1)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j‑1列处的像素值；步骤302、用公式表示消除了条纹噪声的第n帧红外图像的列间差L；步骤303、将表达式xn(i,j)＝zn(i,j)‑bn(j)和表达式xn(i,j‑1)＝zn(i,j‑1)‑bn(j‑1)代入公式得到公式L=Σj=1N-1{1MΣi=0M-1[(zn(i,j)-bn(j))-(zn(i,j-1)-bn(j-1))]}2;]]>步骤304、根据公式和公式cn(j-1)=Σi=0M-1zn(i,j-1),j=1,2,...,N-1]]>对公式L=Σj=1N-1{1MΣi=0M-1[(zn(i,j)-bn(j))-(zn(i,j-1)-bn(j-1))]}2]]>进行转换，得到采用列平均值表示的列间差L=Σj=1N-1{cn(j)-bn(j)-cn(j-1)-bn(j-1)}2;]]>其中，cn(j‑1)为第n帧红外图像zn的第j‑1列的列平均值；步骤305、最小化采用列平均值表示的列间差得到所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声bn；步骤四、图像处理器从所述第n帧红外图像zn中减去所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，即消除了所述第n帧红外图像zn中的条纹噪声。...

【技术特征摘要】
1.一种红外图像条纹噪声消除方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、红外图像采集：采用红外焦平面阵列采集红外图像并将采集到的红外图像同步传送给图像处理器，图像处理器读取红外焦平面阵列传送给其的第n帧红外图像zn，所述第n帧红外图像zn由M×N个像素构成，所述第n帧红外图像zn中包括条纹噪声bn；其中，n、M和N均为自然数，M和N的单位均为像素；步骤二、计算第n帧红外图像zn的N个列平均值：图像处理器根据公式计算第n帧红外图像zn的第j列的列平均值cn(j)，得到第n帧红外图像zn的N个列平均值；其中，i为第n帧红外图像zn的行坐标，j为第n帧红外图像zn的列坐标，zn(i,j)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j列处的像素值；步骤三、图像处理器调用条纹噪声估计模块并根据第n帧红外图像zn的N个列平均值估计所述第n帧红外图像zn的条纹噪声bn，具体过程如下：步骤301、设消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值为xn(i,j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j-1列处的像素值为xn(i,j-1)；则有消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j列处的像素值xn(i,j)的表达式为xn(i,j)＝zn(i,j)-bn(j)，消除了条纹噪声的第n帧红外图像位于第i行、第j-1列处的像素值xn(i,j-1)的表达式为xn(i,j-1)＝zn(i,j-1)-bn(j-1)；其中，bn(j)为第n帧红外图像位于第j列处的像素的条纹噪声，bn(j-1)为第n帧红外图像位于第j-1列处的像素的条纹噪声，zn(i,j-1)为第n帧红外图像zn位于第i行、第j-1列处的像素值；步骤302、用公式表示消除了条纹噪声的第n帧红外图像的列间差L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王书朋，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61