一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法技术

本发明专利技术公开了一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，以目标像素点为中心，获得M*P窗口的像素区域，对正东方向和正西方向上求得的所有灰度差进行求和形成X方向梯度，对正北方向和正南方向上求得的所有灰度差求和形成Y方向梯度，对西北方向和东南方向上求得的所有灰度差求和形成XY方向梯度，对东北方向和西南方向上求得的所有灰度差求和YX方向梯度；获得新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度；获得M*P窗口的像素区域中所有像素点灰度值的方差，对方差进行归一化处理，将新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度、以及方差归一化值作为目标像素点的去噪因子参与去噪处理。

【技术实现步骤摘要】
一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法
本专利技术涉及红外图像去噪
，具体涉及一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法。
技术介绍
在去噪
中，对于普通图像，一般采用的去噪方法是中值滤波法，中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。中值滤波法对消除椒盐噪声非常有效，在光学测量条纹图象的相位分析处理方法中有特殊作用，但在条纹中心分析方法中作用不大。红外图像，是用红外传感器将红外转换的电信号，由于不同的探测器对相同的红外辐射产生不同的响应，导致红外图像中包含大量的噪声，称为固定模式噪声，通过非均匀校正算法可以抑制这样的噪声；还有一种读出电路造成的竖条纹噪声对图像视觉效果有很大的影响，竖条纹在图像中表现为位置和强度相对固定，且在列方向上具有一定的稳定性。用非均匀校正的算法不能消除竖条纹噪声。传统的算法中，在消除竖条纹噪声的同时，图像上的边缘信息也会被削弱。因此，为了解决，在去噪时，对边缘区域的保持，因此，我们需要设计一种专门针对红外图像的去噪方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，该方法能有效的保护好图像边缘区域。本专利技术的具体技术方案为：一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，在待去噪红外图像中，获得任意一个目标像素点；以目标像素点为中心，获得M*P窗口的像素区域，M和P均为≥3的奇数；获得像素区域A中所有像素点的灰度值；以目标像素点为中心原点，分别获得目标像素点与周边8个方向上的像素点之间的灰度差，这8个方向分别为正东方向、正西方向、正北方向、正南方向、东北方向、西北方向、东南方向、西南方向，对正东方向和正西方向上求得的所有灰度差进行求和形成X方向梯度，对正北方向和正南方向上求得的所有灰度差求和形成Y方向梯度，对西北方向和东南方向上求得的所有灰度差求和形成XY方向梯度，对东北方向和西南方向上求得的所有灰度差求和YX方向梯度；分别对X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的大小进行阈值约束后获得新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度；获得M*P窗口的像素区域中所有像素点灰度值的方差，对方差进行归一化处理，得到方差归一化值；将新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度、以及方差归一化值作为目标像素点的去噪因子参与去噪处理，其处理方法为：对新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度进行求和后作为噪声估计值，将方差归一化值作为约束条件对噪声估计值进行约束得到约束噪声估计值，然后用当前目标像素点的灰度值减去约束噪声估计值后得到目标像素点新的灰度值。本专利技术的设计原理为：在图像处理领域，像素点都是行列整列排布的，每个像素点都有自己的参数信息，在本专利技术中，选择目标像素点后，以像素点位中心，然后扩大目标像素点周边窗口，选择3*3或3*5或5*5或3*5或M*P窗口(M、P为大于等于3的奇数)可以使得目标像素点无论从水平方向还是竖直方向还是斜向上都是位于中心位置，然后，本专利技术采用以目标像素点为中心起始点，计算出目标像素点与周边8个方向上相邻像素点之间的灰度差，然后合并同一方向上的灰度差获得梯度，然后让该梯度作为估计噪声值，采用方差归一化值对其进行约束，得到约束估计噪声值参与对目标像素点的处理，相当于是对目标像素点周边的所有像素点的之间的变化过程进行了一次整理，让目标像素点的灰度值重新设置，对方差归一化处理是为了约束图像边缘部分，再结合对方向梯度的约束，使得图像看起来较为平滑，使得其与周边像素，无论是哪个方向看起来都是与周边像素点较为接近。而采用梯度算法，在本领域中，一般是为了寻找图像中物体轮廓边缘像素，其本身并不是作为去噪算法。且传统的梯度算法采用的行间梯度或列间梯度，也就是1向梯度的方法，没有采用8向灰度差后构建出3向梯度的这种做法，在本专利技术中，其目的是为了重新设置图像中目标像素点，因此采用了8向灰度差，让周边像素都参与目标像素点的重新设定。因此其连续性不会受红外图像条纹区域的影响。优选的，M和P均为3时，获得X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的具体方法为：其中，以目标像素点为中心原点构建坐标系，8个方向包括：目标像素点指向像素点A(i,j-1)的正西方向，目标像素点指向像素点A(i,j+1)的正东方向；目标像素点指向像素点B(i-1,j)的正北方向，目标像素点指向像素点B(i+1,j)的正南方向，目标像素点指向像素点C(i-1,j-1)的西北方向，目标像素点指向像素点C(i+1,j+1)的东南方向；目标像素点指向像素点D(i-1,j+1)的东北方向，目标像素点指向像素点D(i+1,j-1)的西南方向；获得目标像素点与像素点A(i,j-1)的灰度差X1、获得目标像素点与像素点A(i,j+1)的灰度差X2，以灰度差X1和灰度差X2之和构建X方向梯度；获得目标像素点与像素点B(i-1,j)的灰度差Y1、获得目标像素点与像素点B(i+1,j)的灰度差Y2，以灰度差Y1和灰度差Y2之和构建Y方向梯度；获得目标像素点与像素点C(i-1,j-1)的灰度差XY1、获得目标像素点与像素点C(i+1,j+1)的灰度差XY2，以灰度差XY1和灰度差XY2之和XY方向梯度；获得目标像素点与像素点D(i-1,j+1)的灰度差YX1、获得目标像素点与像素点D(i+1,j-1)的灰度差YX2，以灰度差YX1和灰度差YX2之和YX方向梯度。在坐标系中，所述像素点D(i-1,j+1)位于45°方向上，像素点C(i-1,j-1)位于135°方向上，像素点D(i+1,j-1)位于225°方向上，像素点C(i+1,j+1)位于315°方向上。记edg_x为X方向梯度，edg_y为Y方向梯度，edg_xy为XY方向梯度，edg_yx为xy方向梯度，edg_x＝I(i,j)-I(i,j-1)+I(i,j)-I(i,j+1)，edg_y＝I(i,j)-I(i-1,j)+I(i,j)-I(i+1,j)，edg_xy＝I(i,j)-I(i-1,j-1)+I(i,j)-I(i+1,j+1)，edg_yx＝I(i,j)-I(i+1,j-1)+I(i,j-I(i-1,j+1)，其中，I(i,j)为目标像素点的灰度值，I(i,j-1)为像素点A(i,j-1)的灰度值，I(i,j+1)为像素点A(i,j+1)的灰度值，I(i-1,j)为像素点B(i-1,j)的灰度值，I(i+1,j)为像素点B(i+1,j)的灰度值，I(i-1,j-1)为像素点C(i-1,j-1)的灰度值，I(i+1,j+1)为像素点C(i+1,j+1)的灰度值，I(i+1,j-1)为像素点D(i+1,j-1)的灰度值，I(i-1,j+1)为像素点D(i-1,j+1)的灰度值。对X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的大小进行阈值约束后获得新的X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的方法为：设thd_p为阈值，记edg_x为原X方向梯度，edg_y为原Y方向梯度，edg_xy为原X本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，其特征在于，在待去噪红外图像中，获得任意一个目标像素点；以目标像素点为中心，获得M*P窗口的像素区域，M和P均为≥3的奇数；获得像素区域A中所有像素点的灰度值；以目标像素点为中心原点，分别获得目标像素点与周边8个方向上的像素点之间的灰度差，这8个方向分别为正东方向、正西方向、正北方向、正南方向、东北方向、西北方向、东南方向、西南方向，对正东方向和正西方向上求得的所有灰度差进行求和形成X方向梯度，对正北方向和正南方向上求得的所有灰度差求和形成Y方向梯度，对西北方向和东南方向上求得的所有灰度差求和形成XY方向梯度，对东北方向和西南方向上求得的所有灰度差求和YX方向梯度；分别对X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的大小进行阈值约束后获得新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度；获得M*P窗口的像素区域中所有像素点灰度值的方差，对方差进行归一化处理，得到方差归一化值；将新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度、以及方差归一化值作为目标像素点的去噪因子参与去噪处理，其处理方法为：对新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度进行求和后作为噪声估计值，将方差归一化值作为约束条件对噪声估计值进行约束得到约束噪声估计值，然后用当前目标像素点的灰度值减去约束噪声估计值后得到目标像素点新的灰度值。...

【技术特征摘要】
1.一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，其特征在于，在待去噪红外图像中，获得任意一个目标像素点；以目标像素点为中心，获得M*P窗口的像素区域，M和P均为≥3的奇数；获得像素区域A中所有像素点的灰度值；以目标像素点为中心原点，分别获得目标像素点与周边8个方向上的像素点之间的灰度差，这8个方向分别为正东方向、正西方向、正北方向、正南方向、东北方向、西北方向、东南方向、西南方向，对正东方向和正西方向上求得的所有灰度差进行求和形成X方向梯度，对正北方向和正南方向上求得的所有灰度差求和形成Y方向梯度，对西北方向和东南方向上求得的所有灰度差求和形成XY方向梯度，对东北方向和西南方向上求得的所有灰度差求和YX方向梯度；分别对X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的大小进行阈值约束后获得新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度；获得M*P窗口的像素区域中所有像素点灰度值的方差，对方差进行归一化处理，得到方差归一化值；将新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度、以及方差归一化值作为目标像素点的去噪因子参与去噪处理，其处理方法为：对新X方向梯度、新Y方向梯度、新XY方向梯度、新YX方向梯度进行求和后作为噪声估计值，将方差归一化值作为约束条件对噪声估计值进行约束得到约束噪声估计值，然后用当前目标像素点的灰度值减去约束噪声估计值后得到目标像素点新的灰度值。2.根据权利要求1所述的一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，其特征在于，M和P均为3时，获得X方向梯度、Y方向梯度、XY方向梯度、YX方向梯度的具体方法为：其中，以目标像素点为中心原点构建坐标系，8个方向包括：目标像素点指向像素点A(i,j-1)的正西方向，目标像素点指向像素点A(i,j+1)的正东方向；目标像素点指向像素点B(i-1,j)的正北方向，目标像素点指向像素点B(i+1,j)的正南方向，目标像素点指向像素点C(i-1,j-1)的西北方向，目标像素点指向像素点C(i+1,j+1)的东南方向；目标像素点指向像素点D(i-1,j+1)的东北方向，目标像素点指向像素点D(i+1,j-1)的西南方向；获得目标像素点与像素点A(i,j-1)的灰度差X1、获得目标像素点与像素点A(i,j+1)的灰度差X2，以灰度差X1和灰度差X2之和构建X方向梯度；获得目标像素点与像素点B(i-1,j)的灰度差Y1、获得目标像素点与像素点B(i+1,j)的灰度差Y2，以灰度差Y1和灰度差Y2之和构建Y方向梯度；获得目标像素点与像素点C(i-1,j-1)的灰度差XY1、获得目标像素点与像素点C(i+1,j+1)的灰度差XY2，以灰度差XY1和灰度差XY2之和XY方向梯度；获得目标像素点与像素点D(i-1,j+1)的灰度差YX1、获得目标像素点与像素点D(i+1,j-1)的灰度差YX2，以灰度差YX1和灰度差YX2之和YX方向梯度。3.根据权利要求2所述的一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，其特征在于，在坐标系中，所述像素点D(i-1,j+1)位于45°方向上，像素点C(i-1,j-1)位于135°方向上，像素点D(i+1,j-1)位于225°方向上，像素点C(i+1,j+1)位于315°方向上。4.根据权利要求2所述的一种方差梯度约束法红外图像边缘保持去噪方法，其特征在于，记edg_x为X方向梯度，edg_y为Y方向梯度，edg_xy为XY方向梯度，edg_yx为xy方向梯度，edg_x＝I(i,j)-I(i,j-1)+I(i,j)-I(i,j+1)，edg_y＝I(i,j)-I(i-1,j)+I(i,j)-I(i+1,j)，e...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙隆成，祝威，张熙冉，李小飞，周云，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51