基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法技术

本发明专利技术公开了一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，首先计算第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的归一化互功率谱，然后求得第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的水平相对位移和垂直相对位移；再求出第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每一个像元的空间方差和时间方差，利用得到的空间方差和时间方差计算第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每一个像元的自适应迭代步长，使用迭代步长更新增益校正系数和偏置校正系数；最后对第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的像元进行非均匀性校正。

Infrared image nonuniformity correction method based on inter frame registration and adaptive step size

The invention discloses an infrared image nonuniformity correction method based on inter-frame registration and adaptive step size. First, the normalized cross-power spectrum of the original infrared image with nonuniformity in the nth frame and the nth_1 frame is calculated, and then the horizontal relative displacement sum of the original infrared image with nonuniformity in the nth frame and the nth_1 frame is obtained. The spatial and temporal variances of each pixel of the original infrared image with inhomogeneity in the nth frame are calculated, and the adaptive iterative step size of each pixel of the original infrared image with inhomogeneity in the nth frame is calculated using the obtained spatial and temporal variances, and the gain correction is updated using the iterative step size. Positive coefficients and bias correction coefficients; finally, the pixels in the overlap region of the original infrared image with inhomogeneity in the N and n_1 frames are corrected for inhomogeneity.

【技术实现步骤摘要】
基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法
本专利技术属于红外图像处理领域，具体涉及一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法。
技术介绍
由于受制作工艺和材料的影响，红外探测器即使在相同的入射辐射的条件下也会产生不同的输出，即响应非均匀性；除此之外，不同像元的电荷传输效率不一致、IRFPA盲元的影响、红外光学系统的影响、信号放大带来的非均匀性、1/f噪声、A/D转换时带来的非均匀性和外界温度等因素都是产生非均匀性的原因；红外图像具有分辨率较低、信噪比较低和对比度较差的特点，因此在使用前必须进行非均匀性校正以提高红外图像的质量。目前，红外图像的非均匀性校正方法主要分为基于定标的算法和基于场景的算法两大类；场景类算法是利用场景信息来更新校正参数的，不需要暂停红外探测器的工作来定标，所以近年来场景类算法成为了主要的研究对象；典型的场景类算法包括时域高通滤波法、神经网络法、恒定统计法、卡尔曼滤波法以及帧间配准法。帧间配准法收敛速度快，完全依赖于场景，具有一定的非均匀性校正效果；但是，帧间配准法在非均匀性较强的情况下校正效果不够理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，该方法为：建立红外图像像元的线性响应模型，并通过反变换获得校正公式；分别确定第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的相对位移、以及第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的空间方差和时间方差，并根据所述空间方差和时间方差确定第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的自适应迭代步长；根据第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的误差函数和第n帧带有非均匀性的原始红外图像的第i行第j列的自适应迭代步长确定第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数和偏置校正系数；最后，根据所述第n帧和...

【技术特征摘要】
1.一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，该方法为：建立红外图像像元的线性响应模型，并通过反变换获得校正公式；分别确定第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的相对位移、以及第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的空间方差和时间方差，并根据所述空间方差和时间方差确定第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的自适应迭代步长；根据第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的误差函数和第n帧带有非均匀性的原始红外图像的第i行第j列的自适应迭代步长确定第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数和偏置校正系数；最后，根据所述第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数、偏置校正系数和校正公式对第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的每个像元进行非均匀性校正。2.根据权利要求1所述的基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述根据所述第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数、偏置校正系数和校正公式对第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的每个像元进行非均匀性校正，之后，该方法还包括，判断所述第n帧图像是否为带有非均匀性的原始红外图像序列的最后一帧图像，如果是则完成非均匀性校正；如果不是则继续对后续帧图像进行非均匀性校正。3.根据权利要求1或2所述的基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述建立红外图像像元的线性响应模型，并通过反变换获得校正公式，具体通过以下步骤实现：(101)根据下式，建立红外图像的像元的线性响应模型：yn(i,j)＝gn(i,j)xn(i,j)+on(i,j)其中，gn(i,j)和on(i,j)分别表示第n帧红外图像中第i行第j列的像元的增益系数和偏置系数，xn(i,j)表示第n帧红外图像中第i行第j列的真实输入灰度值，yn(i,j)表示第n帧红外图像中第i行第j列的包含非均匀性的输出灰度值；(102)根据下式，通过反变换表示xn(i,j)：xn(i,j)＝wn(i,j)yn(i,j)+bn(i,j)其中，表示第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中第i行第j列的像元的增益校正系数，表示第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中第i行第j列的像元的偏置校正系数。4.根据权利要求3所述的基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，其特征在于，所述确定第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的相对位移，具体通过以下步骤实现：(201)根据下式，由第n-1帧红外图像中第i行第j列的包含非均匀性的输出灰度值yn-1(i,j)经相对位移得到第n帧红外图像第i行第j列的包含非均匀性的输出灰度值yn(i,j)：yn(i,j)＝yn-1(i-dx,j-dy)其中，dx和dy分别表示yn(i,j)和yn-1(i,j)的水平方向和垂直方向的相对位移；(202)根据下式，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：周慧鑫，赵东，钱润达，郭立新，贾秀萍，周峻，黄楙森，秦翰林，姚博，于跃，李欢，宋江鲁奇，王炳健，成宽洪，杜娟，宋尚真，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61