一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法技术

本发明专利技术属于红外图像处理技术领域，尤其是公开了一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，包括下述步骤：(1)利用增强细节的动态范围压缩方法将大动态红外图像I

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法
本专利技术属于红外图像处理
，涉及一种空间域混合运算优化红外图像清晰度的方法。
技术介绍
在红外热成像应用场景中，低温与高温物体同时存在时，其热辐射的最低温到最高温的总体动态范围比较大，但在物体局部范围内的温度分布相对缓和，温差一般比较小。为了不丢失温度信号的微小变化又兼顾大动态范围，高性能的红外成像系统通常对红外探测器的输出信号采用14位或更高位A/D进行采样处理，最大程度保留场景中的细节信息。由于显示设备一般采用8位数据进行显示，因此必须对采集的14位或更高位红外图像数据进行动态范围压缩，压缩为8位灰度数据进行显示。在压缩过程中，如若压缩方法不当，将大量丢失高精度A/D采集的红外图像数据中隐含的细节信息。对于温差小的普通场景，红外图像灰度将集中在较小范围，采用线性映射方法即可将动态范围压缩到0～255之间。对于同时存在高温与低温物体且两者之间存在较大温差的场景，其红外图像像素的灰度分布特征表现为：(1)温度分布的总体区域范围内温差较大，像素灰度值变化范围与8位的256个灰度级范围相比要大很多；(2)温度分布的局部区域范围内温差相对较小，像素局部灰度值变化范围较小；(3)温度分布的高低温过度区域会存在温度断层，即部分灰度值在直方图统计的像素数量为零。若对大动态范围场景红外图像数据仍然采用线性映射时，无法有效利用256个灰度级，使得显示图像表现为整体偏暗、对比度低、信噪比小、细节不明显及细节丢失等特点，严重影响图像视觉效果。此外，直方图均衡映射方法将图像中概率密度大的像素拉开灰度层次，而将概率密度小或为零的像素压缩灰度层次，从而让各个灰度级得到有效利用，增强图像对比度。但是直方图均衡对概率密度大的像素组成的图像与噪声会同时增强，而概率密度小的目标和细节则会被抑制甚至丢失。红外图像是红外探测器对场景红外热辐射分布感应生成的温度图像，由于受探测器性能限制以及温度空间分布特征影响，使红外图像往往表现为信噪比低，对比度低，细节不明显。目前普遍的红外图像数据的处理流程为：首先对大动态范围数据的细节增强，再进行数据噪声滤波，最后进行动态范围压缩。该红外图像处理流程的缺点在于：处理数据位宽大，处理规模大，不利于实时电路处理；此外增强后的细节在动态范围压缩中会丢失、图像灰暗、对比度低。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，能增强红外图像的细节，有效提高红外图像清晰度。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，包括下述步骤：(1)利用增强细节的动态范围压缩方法将大动态红外图像Iwdr压缩映射至8位灰度图像Igrey；计算步骤如下：(A)统计输入红外图像AD值的直方图；(B)查找直方图中像素数目大于0的最大AD值Xmax与最小AD值Xmin；(C)计算被映射最小AD值Xs0；(D)计算被映射最大AD值Xs5；(F)查找直方图中[Xs0，Xs5]区间的像素数目最多的AD值Xp1；(F)从Xp1向Xs0搜索主区1下边界AD值Xs1；(G)从Xp1向Xs5搜索主区1上边界AD值Xs2；(H)查找直方图中[Xs2，Xs5]区间的像素数目最多AD值Xp2；(I)从Xp2向Xs2搜索主区2下边界AD值Xs3；(J)从Xp2向Xs5搜索主区2上边界AD值Xs4；(K)计算主区AD数目Xmain1、Xmain2、过渡区AD数目Xtrans1、Xtrans2、Xtrans3；该步骤中，Xmain1、Xmain2、Xtrans1、Xtrans2、Xtrans3按如下方式进行计算：(i)主区1的AD数目：Xmain1＝Xs2-Xs1，(ii)主区2的AD数目：Xmain2＝Xs4-Xs3，(iii)过渡区1的AD数目：Xtrans1＝Xs1–Xs0，(iv)过渡区2的AD数目：Xtrans2＝Xs3–Xs2，(v)过渡区3的AD数目：Xtrans3＝Xs5–Xs4；(L)计算过渡区映射灰度数目Ytrans1、Ytrans2、Ytrans3；(M)计算主区映射灰度数Ymain1、Ymain2；(N)计算AD值Xs0、Xs1、Xs2、Xs3、Xs4、Xs5各自对应的映射灰度Ys0、Ys1、Ys2、Ys3、Ys4、Ys5；(O)将输入红外图像的AD值映射至[Ys0，Ys5]范围灰度值，即完成Iwdr压缩映射至8位灰度图像Igrey；(2)对Igrey平滑滤波计算基本图像Ibs；(3)从Igrey与Ibs差值提取图像细节Idt；(4)对Igrey边缘检测计算图像深度因子depth；(5)根据图像细节Idt、图像深度因子depth、图像细节增益Gdt及灰度图像Igrey计算细节增强图像Idtenh；(6)细节增强图像Idt_enh与Igrey按增强比例因子Renh融合输出融合图像Ifuse；(7)对融合图像Ifuse保边滤噪处理输出优化图像Iopt。本专利技术采用细节增强的动态范围压缩方法，将高位红外图像压缩映射至8位灰度图像，可以有效增强红外图像细节，提高图像清晰度。本专利技术将红外图像直方图中的AD值分布区间进行分区处理，提取出两个主要区间与三个过渡区间，对包含AD值像素数目多、图像细节丰富的主要区间增加映射灰度数目，对包含AD值像素数目少的过渡区间减少映射灰度数目，从而提高主要区间的显示对比度，保证主要且丰富的图像细节不会在灰度动态范围压缩过程中丢失。本专利技术方法对比现有红外图像动态范围压缩技术如线性压缩、直方图均衡压缩等，可以有效增强主要温度区域的细节信息，提高显示灰度利用率以及图像整体清晰度。而且与用高动态红外数据进行图像优化处理的方法相比，可以显著的减少实时图像处理系统的计算电路规模，降低计算复杂度。对8位灰度数据的图像处理算法多且成熟，可以方便的加以利用。进一步地，所述步骤(A)，统计输入红外图像AD值的k级灰度出现的像素数目记为H(Xk)；所述步骤(F)，Xs1按如下方式进行计算：从直方图Xp1开始向Xs0搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs0时,记对应AD值为Xs1；所述步骤(G)，Xs2按如下方式进行计算：从直方图Xp1开始向Xs5搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs5时,记对应AD值为Xs2。所述步骤(H)，Xp2按如下方式进行计算：在直方图(Xs2，Xs5]区间搜索像素最大值H(Xp2)，记对应AD值为Xp2。所述步骤(I)，按如下方式进行计算：从直方图Xp2开始向Xs2搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs2时,记AD值为Xs3；所述步骤(J)，Xs4按如下方式进行计算：从直方图Xp2开始向Xs5搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs5时,记AD值为Xs4。进一步地，所述步骤(L)，过渡区最大映射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，包括下述步骤：/n(1)利用增强细节的动态范围压缩方法将大动态红外图像I

【技术特征摘要】
1.一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，包括下述步骤：
(1)利用增强细节的动态范围压缩方法将大动态红外图像Iwdr压缩映射至8位灰度图像Igrey；计算步骤如下：
(A)统计输入红外图像AD值的直方图；
(B)查找直方图中像素数目大于0的最大AD值Xmax与最小AD值Xmin；
(C)计算被映射最小AD值Xs0；
(D)计算被映射最大AD值Xs5；
(E)查找直方图中[Xs0，Xs5]区间的像素数目最多的AD值Xp1；
(F)从Xp1向Xs0搜索主区1下边界AD值Xs1；
(G)从Xp1向Xs5搜索主区1上边界AD值Xs2；
(H)查找直方图中[Xs2，Xs5]区间的像素数目最多AD值Xp2；
(I)从Xp2向Xs2搜索主区2下边界AD值Xs3；
(J)从Xp2向Xs5搜索主区2上边界AD值Xs4；
(K)计算主区AD数目Xmain1、Xmain2、过渡区AD数目Xtrans1、Xtrans2、Xtrans3；该步骤中，Xmain1、Xmain2、Xtrans1、Xtrans2、Xtrans3按如下方式进行计算：
(i)主区1的AD数目：Xmain1＝Xs2-Xs1，
(ii)主区2的AD数目：Xmain2＝Xs4-Xs3，
(iii)过渡区1的AD数目：Xtrans1＝Xs1-Xs0，
(iv)过渡区2的AD数目：Xtrans2＝Xs3-Xs2，
(v)过渡区3的AD数目：Xtrans3＝Xs5-Xs4；
(L)计算过渡区映射灰度数目Ytrans1、Ytrans2、Ytrans3；
(M)计算主区映射灰度数Ymain1、Ymain2；
(N)计算AD值Xs0、Xs1、Xs2、Xs3、Xs4、Xs5各自对应的映射灰度Ys0、Ys1、Ys2、Ys3、Ys4、Ys5；
(O)将输入红外图像的AD值映射至[Ys0，Ys5]范围灰度值，即完成Iwdr压缩映射至8位灰度图像Igrey；
(2)对Igrey平滑滤波计算基本图像Ibs；
(3)从Igrey与Ibs差值提取图像细节Idt；
(4)对Igrey边缘检测计算图像深度因子depth；
(5)根据图像细节Idt、图像深度因子depth、图像细节增益Gdt及灰度图像Igrey计算细节增强图像Idt_enh；
(6)细节增强图像Idt_enh与Igrey按增强比例因子Renh融合输出融合图像Ifuse；
(7)对融合图像Ifuse保边滤噪处理输出优化图像Iopt。


2.根据权利要求1所述的一种基于空间域混合运算的红外图像优化处理方法，其特征在于：所述步骤(A)，统计输入红外图像AD值的k级灰度出现的像素数目记为H(Xk)；
所述步骤(F)，Xs1按如下方式进行计算：从直方图Xp1开始向Xs0搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs0时，记对应AD值为Xs1；
所述步骤(G)，Xs2按如下方式进行计算：从直方图Xp1开始向Xs5搜索，当H(Xk)＜1或者Xk＝Xs5时，记对应AD值为Xs2。
所述步骤(H)，Xp2按如下方式进行计算：在直方图(Xs2，Xs5]区间搜索像素最大值H(Xp2)，记对应AD值为Xp2。
所述步骤(I)，按如下方式进行计算：从直方图Xp2开始向X...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑛，
申请(专利权)人：浙江黑卡电气有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33