【技术实现步骤摘要】
一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法
[0001]本专利技术涉及计算机视觉与图像处理
,尤其涉及一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法。
技术介绍
[0002]红外成像能直观地反映场景温度分布信息,表现景物各部分温度和辐射发射率差异,因而更能表现出物体的特征。红外成像技术在科学研究领域和军事领域都发挥着重要的作用,尤其是基于其全天候工作的优势,在图像融合、目标检测和视频监控任务等领域发挥举足轻重的作用。
[0003]相比于可见光图像,红外图像的最大特点就是“高背景、低反差”,这表示红外图像中背景辐射占用了比较大的图像显示动态范围,而检测目标所占用的图像显示动态范围较小,对于目标较小的红外图像,目标信息会被大量的背景信息所淹没,这给红外图像识别带来很大困难,无法有效提取目标信息。同时,由于成像器件本身存在的缺陷和环境因素的影响,造成了红外成像效果的不理想,因此,需要红外图像增强技术对红外图像进行去噪和增强。
[0004]直方图均衡化是最常用的红外图像增强算法,该算法根据图像的累积直方图进行灰度调整,将占用比较多像素的灰度级间隔变大,扩展了这些灰度级的动态范围,以达到增强图像的效果,对占用比较少像素的灰度级间隔变小甚至合并,使得灰度动态范围缩小,降低对比度。使用一般的直方图均衡化增强红外图像,会导致占用比较多像素的背景被过度放大,而占有像素数较少的目标和细节由于抑制而变得模糊甚至丢失,还会产生过曝和过亮的现象。
[0005]针对过度增强问题,限制对比度自适应直方图均 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采用自适应曝光率和模糊率的阈值选取方法选取原始红外图像阈值,并以该阈值为标准将原始图像划分成两个子图;S2、将灰度值大于阈值的子图进行限制对比度自适应直方图均衡处理;S3、将灰度值小于阈值的子图进行基于自适应亮度的暗通道先验算法的HSV颜色空间转换增强处理;S4、对步骤S3的处理结果进行归一化调整,并将归一化后的结果从HSV颜色空间转换到RGB颜色空间,将处理后的两个子图进行融合形成效果图。2.根据权利要求1所述的一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法,其特征在于,步骤S1中自适应曝光率和模糊率的阈值选取方法的具体过程如下:利用原始红外图像,求出基于模糊率确定的数值、基于遗传算法确定的数值和图像曝光率,分别采用0.5、0.2和0.3的权重与原始红外图像灰度值均值进行加权平均,获取选取的图像阈值,将基于模糊率确定的数值设为x,基于遗传算法确定的数值设为y,图像曝光率设为z,原始图像灰度值均值设为mean,则图像阈值t计算公式如下:t=(x
×
0.5+y
×
0.2+z
×
0.3)
×
mean
ꢀꢀꢀꢀ
(1)。3.根据权利要求2所述的一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法,其特征在于,求出基于模糊率确定的数值的具体过程如下:设大小为M
×
N的图像f,其灰度上界为L,即f∈{0,1,
…
,L};定义μ(i)为L级灰度上的隶属函数,h(i)为图像中灰度值是i的像素个数,则图像的模糊率的计算公式如下:其中,v(x)反映了图像在隶属函数下所呈现的模糊性;L级灰度上的隶属函数μ(i)的计算公式如下:通过改变k,使L级灰度上的隶属函数μ(i)在灰度区间[0,L]上滑动,当v(x)为最小值时所对应的参数k是最佳阈值。4.根据权利要求2所述的一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法,其特征在于,基于遗传算法确定的数值的具体过程如下:将图像描述为二维矩阵,设f(x,y)是像素(x,y)的灰度值,N
×
N为图像的大小,且f∈{0,1,
…
,L},L为图像的灰度级总数,灰度级q出现的次数为n
q
,出现的概率的计算公式如下:下:用阈值t将全部像素分成两类:目标类C1包含了q≤t的像素,背景类C2包含了q>t的像
素;目标类C1和背景类C2出现的概率分别如以下公式所示:素;目标类C1和背景类C2出现的概率分别如以下公式所示:定义目标类C1和背景类C2的类内中心分别如以下公式所示:定义目标类C1和背景类C2的类内中心分别如以下公式所示:两个类之间的距离D计算公式如下:D=|μ1‑
μ2|
ꢀꢀꢀꢀ
(10)目标类C1和背景类C2的分散度d1和d2计算如下:计算如下:定义分类类别函数的公式如下所示:当H(t)最大时达到最好的分类效果,阈值结果如以下公式所示:5.根据权利要求1所述的一种基于优化的保持亮度的红外图像直方图均衡增强方法,其特征在于,步骤S2中限制对比度自适应直方图均衡处理的具体过程如下:S21、将图像平均分成大小一致的连续不重叠子区域,对每个子区域进行直方图裁剪,计算分配像素数的平均值,具体公式如下:Mean...
【专利技术属性】
技术研发人员:王国华,翟晶晶,龙富棉,刘健鑫,蔡晓华,沈永俊,万隽杰,
申请(专利权)人:华南农业大学,
类型:发明
国别省市:
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