一种机载光电红外数字图像处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机载光电红外数字图像处理方法及装置，属于红外图像处理技术领域。本发明专利技术首先通过双边滤波器将原始图像进行分离，得到图像的低频轮廓背景信息和高频局部细节信息，然后将轮廓背景进行动态压缩，局部细节信息进行扩展处理，并对处理后的这两部分进行融合。本发明专利技术采用双边滤波器对原始图像进行分离，能够在保持红外图像边缘特征的同时去除噪声，解决了图像在去噪处理时容易导致图像目标轮廓模糊的问题。本发明专利技术提高了场景中背景与目标间的对比度，处理后的红外图像增强效果明显，细节清晰，可有效抑制图像中的噪声。

Airborne photoelectric infrared digital image processing method and device

The invention relates to an airborne photoelectric infrared digital image processing method and a device, belonging to the technical field of infrared image processing. The invention firstly through bilateral filter the original image are separated by low-frequency contour background information and the high frequency part of the image details, and then the contour background of dynamic compression, extending local details, and the two part of the processed blend. The invention adopts the bilateral filter to separate the original image to remove the noise in infrared image edge features at the same time, to solve the image easily in denoising the image target contour fuzzy problem. The invention improves the contrast between the background and the target in the scene, and the infrared image after processing has obvious enhancement effect and clear detail, and can effectively suppress the noise in the image.

【技术实现步骤摘要】
一种机载光电红外数字图像处理方法及装置
本专利技术涉及一种机载光电红外数字图像处理方法及装置，属于红外图像处理

技术介绍
近年来，红外成像技术以其独特的优点得到了广泛的应用，装配红外传感器的机载光电设备增强了在烟雾、夜间等条件下的战斗能力，大大提高了武器作战平台的全天时、全天候综合作战性能，而优质的红外图像可以为机载平台实现目标侦察、跟踪、打击提供更为高效、准确的判据。因此，提高红外成像设备的图像质量对于提高机载光电设备任务执行的效率有着重要的意义。机载光电红外成像系统输出图像具有16-bit高动态范围，而显示设备只有8-bit输出位宽，为了改善高动态红外图像的显示效果，通常需要对数字图像完成压缩的同时，保留图像细节，由于红外图像的噪声比可见光等图像大，用通常的图像增强的方法改善红外图像对比度的效果并不理想。例如公布号为CN104574284A专利申请文件公开一种公开了一种图像对比度增强处理方法，该方法在对图像进行处理时，只利用了图像的灰度特征，所以这种传统的滤波算法在去噪的同时容易导致图像目标轮廓模糊，并不适用于红外图像的细节增强。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机载光电红外数字图像处理方法，以解决目前的图像在去噪处理时容易导致图像目标轮廓模糊的问题，同时本专利技术还提供了一种机载光电红外数字图像处理装置。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种机载光电红外数字图像处理方法，该处理方法的步骤如下：1)采用双边滤波器对采集的原始机载光电红外数字图像进行分离，将原始机载光电红外数字图像分为低频背景层和高频细节层；2)将得到的低频背景层图像进行压缩，将得到的高频细节层图像进行扩展；3)将经过步骤2)处理后背景层图像和细节层图像相加合成。进一步地，所述的步骤1)中的双边滤波器的影响参数包括窗口半径N、空间临近度方差σs和灰度临近度方差σr，所述窗口半径N为3、5、7或9，所述的空间临近度方差σs为图像对角线像素数量的2.5％，所述的灰度临近度方差σr大于等于50小于等于300。进一步地，所述的步骤2)中在进行压缩时所选取的压缩比例系数b大于等于0.7小于等于0.9。进一步地，所述的步骤2)中在进行扩展时所选取的扩展比例系数d大于等于2小于等于5。进一步地，该方法还包括采用平台直方图均衡算法对步骤3)得到图像进行对比度调整。本专利技术还提供了一种机载光电红外数字图像处理装置，该处理装置包括图像分离模块、图像压缩模块、图像扩展模块和图像合成模块，所述的图像分离模块用于采用双边滤波器对采集的原始机载光电红外数字图像进行分离，将原始机载光电红外数字图像分为低频背景层和高频细节层；所述的图像压缩模块用于对得到的低频背景层图像进行压缩；所述的图像扩展模块用于得到的高频细节层图像进行扩展；所述的图像合成模块用于将经图像压缩模块压缩的图像和经图像扩展模块扩展图像进行合成。进一步地，所述的图像压缩模块所采用的双边滤波器影响参数包括窗口半径N、空间临近度方差σs和灰度临近度方差σr，所述窗口半径N为3、5、7或9，所述的空间临近度方差σs为图像对角线像素数量的2.5％，所述的灰度临近度方差σr大于等于50小于等于300。进一步地，所述的图像压缩模块在对图像进行压缩时所选取的压缩比例系数b大于等于0.7小于等于0.9。进一步地，所述的图像扩展模块在对图像进行扩展时所选取的扩展比例系数d大于等于2小于等于5。进一步地，所述的处理装置还包括对比度调整模块，所述的对比度调整模块用于采用平台直方图均衡算法对图像合成模块得到图像进行对比度调整。本专利技术的有益效果是:本专利技术首先通过双边滤波器将原始图像进行分离，得到图像的低频轮廓背景信息和高频局部细节信息，然后将轮廓背景进行动态压缩，局部细节信息进行扩展处理，并对处理后的这两部分进行融合。本专利技术采用双边滤波器对原始图像进行分离，能够在保持红外图像边缘特征的同时去除噪声，解决了图像在去噪处理时容易导致图像目标轮廓模糊的问题。本专利技术提高了场景中背景与目标间的对比度，处理后的红外图像增强效果明显，细节清晰，可有效抑制图像中的噪声。本专利技术所需的存储开销低，运算简单，具有良好的通用性及可移植性，只需要通过在软件中增添相应代码即可实现相应功能，不会增加额外的硬件成本，大大降低了研制难度，缩短了研制周期。附图说明图1是本专利技术机载光电红外数字图像处理方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。本专利技术机载光电红外数字图像处理方法的实施例本专利技术首先通过双边滤波器将原始图像进行分离，得到图像的轮廓背景信息和局部细节信息，然后将这两部分信息分别进行动态压缩或增强处理，最后把融合后的图像通过平台直方图均衡算法获得最终的图像显示输出。该方法的具体流程如图1所示，具体实施步骤如下。1.采集原始机载光电红外数字图像数据。本实施例所采用的红外成像系统使用的为面阵大小为640×512的中波制冷型焦平面阵列探测器，红外成像系统上电后，采集一帧探测器14bit原始红外图像数据ImageY。2.采用双边滤波器将原始图像进行分离，得到图像的轮廓背景信息和局部细节信息。本实施例用双边滤波器将原始红外图像ImageY进行图像分层，分为图像低频背景层信息ImageB和图像高频细节层信息ImageD，其中，ImageD＝ImageY-ImageB。由于双边滤波的权值系数由两部分构成，空间邻近度方差和灰度邻近度方差，所以在滤波时，离中心像素点空间距离越远的点对其影响越小，像素差越大的点对中心像素点影响也越小，综合这两个维度的信息，使其具有“保边去噪”的特点，能够在保持红外图像边缘特征的同时去除噪声。双边滤波器受3个参数的影响：1)窗口半径窗口半径的大小直接影响图像细节的提取能力，窗口半径过小时，领域内的像素数涉及太少使得图像滤波效果不明显，导致图像细节提取效果不好；而窗口半径过大时，运算耗时太长，图像还会出现过于滤波模糊的情况。因此一般情况下窗口半径N取3、5、7、9等，本实施例中窗口半径N的选择为5，即采用即5×5的滤波模板，选取的模板为：2)空间邻近度方差σs空间邻度方差σs控制着空间邻近度因子ws的衰减程度，通过仿真可知，空间邻近度因子ws对于图像双边滤波的整体效果影响不是很大，但是如果方差σs选取值过大则会增加算法的时间消耗，还会引起图像边缘区域的过分平滑，σs一般为图像对角线像素数量的2.5％。本实施例中，空间邻近度方差σs取10。3)灰度临近度方差σr灰度邻近度方差σr控制着灰度邻近度因子wr的衰减程度，通过仿真可知，灰度临近度因子wr对于图像双边滤波的整体效果影响较大，后续图像细节增强的饱和程度和方差σr的选值关系较大。σr值越大，细节部分呈现越多，但σr值过大，可能在后期图像融合时发生灰度级溢出。σr取值范围一般为[50,300]，即大于等于50小于等于300。本实施例中灰度临近度方差σr设定为100。3.将得到的轮廓背景信息进行压缩，将得到的局部细节信息进行扩展。在对轮廓背景信息进行压缩时，设定背景层图像压缩比例系数为b，b值太小时，图像的背景压缩部分没有意义，b值太大，可能在图像融合时发生灰度级溢出。一般b取值范围为[0.7,0.9]，即大于等于0.7小于等于0.9，经压缩后得到的图像Y本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，该处理方法的步骤如下：1)采用双边滤波器对采集的原始机载光电红外数字图像进行分离，将原始机载光电红外数字图像分为低频背景层和高频细节层；2)将得到的低频背景层图像进行压缩，将得到的高频细节层图像进行扩展；3)将经过步骤2)处理后背景层图像和细节层图像进行相加合成。

【技术特征摘要】
1.一种机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，该处理方法的步骤如下：1)采用双边滤波器对采集的原始机载光电红外数字图像进行分离，将原始机载光电红外数字图像分为低频背景层和高频细节层；2)将得到的低频背景层图像进行压缩，将得到的高频细节层图像进行扩展；3)将经过步骤2)处理后背景层图像和细节层图像进行相加合成。2.根据权利要求1所述的机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，所述的步骤1)中的双边滤波器的影响参数包括窗口半径N、空间临近度方差σs和灰度临近度方差σr，所述窗口半径N为3、5、7或9，所述的空间临近度方差σs为图像对角线像素数量的2.5％，所述的灰度临近度方差σr大于等于50小于等于300。3.根据权利要求1所述的机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，所述的步骤2)中在进行压缩时所选取的压缩比例系数b大于等于0.7小于等于0.9。4.根据权利要求1所述的机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，所述的步骤2)中在进行扩展时所选取的扩展比例系数d大于等于2小于等于5。5.根据权利要求1-4中任一项所述的机载光电红外数字图像处理方法，其特征在于，该方法还包括采用平台直方图均衡算法对步骤3)得到图像进行对比度调整。6.一种机载光电红外数字图像处理装置，其特征在于，该处理装置包括图像分离模块、图像压缩模块、图像扩展...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峥，刘玉婷，郑逢勋，刘海生，付占方，马向华，
申请(专利权)人：凯迈洛阳测控有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41