一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法及装置与流程

本发明属于红外热像仪图像预处理领域，具体涉及一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法及装置。

背景技术：

1、由于大气辐射、成像距离远等因素的影响，红外微弱目标通常为点状或斑状的小目标，缺乏形状和结构信息，且信噪比较低，复杂场景下极少像素特征目标检测非常困难。

2、现有处理技术有以下几种方法：①不对微弱点目标进行判读，统一采用均值类或者中值类算法进行滤波处理，虽然图像的噪声可以降低，但微弱点目标也会被滤除掉；②对微弱点目标进行判读，但对微弱点目标周围像素不进行处理，背景噪声较大，造成局部信噪比指标无法提升；③对微弱点目标的判读未采用多阶梯度方式，造成微弱目标的漏判和误判。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：

2、为了方便后端图像检出算法对微弱目标进行检出，同时提升人眼视觉观察能力，本发明提供一种采用多阶梯度滤波器对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，该方法利用多阶梯度滤波器来确定自适应门限，并以此门限来判断图像中是否存在微弱点目标。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

4、一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，包括：

5、s1：获取红外图像，遍历图像求取3×3邻域极值点；

6、s2：计算极值点3×3，5×5，7×7，9×9邻域的多级梯度；

7、s3：计算极值点多级梯度之间变化率，估计微弱点目标相似度特征；

8、s4：根据极值点微弱点目标相似度特征对微弱点目标进行检测和标记；

9、s5：对检测出的位于不同相似度特征区间的微弱点目标采用不同的增强策略对微弱点目标进行替换，得到微弱点目标增强及降噪后的图像。

10、本发明进一步的技术方案：在s1获取红外图像前还需进行红外图像预处理，所述预处理为：对设备获取图像进行非均匀校正及盲元补偿，得到校正及盲元补偿后的实时红外原始图像。

11、本发明进一步的技术方案：s1具体为：遍历图像，计算像素点3×3邻域最大值和最小值，如果中心像素点等于最大值或者最小值，则判断中心点为极值像素点。

12、本发明进一步的技术方案：s2具体为：计算极值像素点与其3×3、5×5、7×7、9×9邻域像素点在水平、垂直、对角线8个方向上的灰度差值，对不同邻域内灰度差值分别进行累加求和，得到该邻域梯度值，不同邻域对应梯度依次记为一级梯度g1、二级梯度g2、三级梯度g3。

13、本发明进一步的技术方案：s3具体为：利用极值点3×3、5×5、7×7、9×9邻域上的多级梯度计算相邻梯度比值，根据梯度比值得到梯度变化率，进而估计微弱点目标相似度特征值。

14、本发明进一步的技术方案：s4具体为：利用预估的微弱点目标相似度特征值和微弱点目标划分阈值进行比较，大于阈值则检测为微弱点目标，标记为1；反之不是微弱点目标，标记为0。

15、本发明进一步的技术方案：s5具体为：针对标记过的微弱点目标点，根据其微弱点目标相似度所在的阈值区间将其分为相似度相对较高和相似度相对较低，采用不同的增强策略对微弱点目标进行替换：其中，微弱点目标相似度相对较高的采用计算公式g×(fi(x,y)-mean9×9)方法填充，其中mean9×9为9×9窗口内图像的均值；微弱点目标相似度相对较低的采用计算公式g×(fi(x,y)-mean7×7)方法填充，其中mean7×7为7×7窗口内图像的均值。

16、本发明进一步的技术方案：所述的根据其微弱点目标相似度所在的阈值区间将其分为相似度相对较高和相似度相对较低具体为：在阈值区间内设置一个阈值参数，当微弱点目标相似度大于等于阈值参数，则为微弱点目标相似度相对较高；当微弱点目标相似度小于阈值参数，则为微弱点目标相似度相对较低。

17、一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理装置，其特征在于包括：

18、数据获取模块，用于获取红外图像，遍历图像求取3×3邻域极值点；

19、数据处理模块，用于计算极值点3×3，5×5，7×7，9×9邻域的多级梯度；计算极值点多级梯度之间变化率，估计微弱点目标相似度特征；根据极值点微弱点目标相似度特征对微弱点目标进行检测和标记；

20、数据预点亮增强模块，用于对检测出的位于不同相似度特征区间的微弱点目标采用不同的增强策略对微弱点目标进行替换，得到微弱点目标增强及降噪后的图像。

21、本发明进一步的技术方案：还包括数据预处理模块，用于对设备获取图像进行非均匀校正及盲元补偿，得到校正及盲元补偿后的实时红外原始图像。

22、本发明的有益效果在于：

23、本发明提供的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法及装置，能够通过多级梯度特征有效检测微弱点目标，解决红外探测器微弱点目标多，工作时产生的随机微弱点目标、微弱点目标簇难以去除，以及现有技术容易将红外小目标误检而导致的图像局部信噪比下降等问题，有效提升红外探测器性能和成像质量。

24、本发明利用红外热成像特性和微弱点目标的弥散特性，在单帧中即可完成随机微弱点目标的实时预点亮增强，对保护红外微弱点目标的进行增强处理，有效提升微弱点目标的后期的检测成功率，可应用到实际工程中。

技术特征：

1.一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，在s1获取红外图像前还需进行红外图像预处理，所述预处理为：对设备获取图像进行非均匀校正及盲元补偿，得到校正及盲元补偿后的实时红外原始图像。

3.根据权利要求1所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，s1具体为：遍历图像，计算像素点3×3邻域最大值和最小值，如果中心像素点等于最大值或者最小值，则判断中心点为极值像素点。

4.根据权利要求3所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，s2具体为：计算极值像素点与其3×3、5×5、7×7、9×9邻域像素点在水平、垂直、对角线8个方向上的灰度差值，对不同邻域内灰度差值分别进行累加求和，得到该邻域梯度值，不同邻域对应梯度依次记为一级梯度g1、二级梯度g2、三级梯度g3。

5.根据权利要求4所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，s3具体为：利用极值点3×3、5×5、7×7、9×9邻域上的多级梯度计算相邻梯度比值，根据梯度比值得到梯度变化率，进而估计微弱点目标相似度特征值。

6.根据权利要求5所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，s4具体为：利用预估的微弱点目标相似度特征值和微弱点目标划分阈值进行比较，大于阈值则检测为微弱点目标，标记为1；反之不是微弱点目标，标记为0。

7.根据权利要求6所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，s5具体为：针对标记过的微弱点目标点，根据其微弱点目标相似度所在的阈值区间将其分为相似度相对较高和相似度相对较低，采用不同的增强策略对微弱点目标进行替换：其中，微弱点目标相似度相对较高的采用计算公式g×(fi(x,y)-mean9×9)方法填充，其中mean9×9为9×9窗口内图像的均值；微弱点目标相似度相对较低的采用计算公式g×(fi(x,y)-mean7×7)方法填充，其中mean7×7为7×7窗口内图像的均值。

8.根据权利要求7所述的一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法，其特征在于，所述的根据其微弱点目标相似度所在的阈值区间将其分为相似度相对较高和相似度相对较低具体为：在阈值区间内设置一个阈值参数，当微弱点目标相似度大于等于阈值参数，则为微弱点目标相似度相对较高；当微弱点目标相似度小于阈值参数，则为微弱点目标相似度相对较低。

9.一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理装置，其特征在于包括：

10.根据权利要求9所述的种针对红外微弱点目标预点亮增强处理装置，其特征在于，还包括数据预处理模块，用于对设备获取图像进行非均匀校正及盲元补偿，得到校正及盲元补偿后的实时红外原始图像。

技术总结
本发明涉及一种针对红外微弱点目标预点亮增强处理方法及装置，涉及红外热像仪图像预处理领域。方法包括以下步骤：获取红外图像，遍历图像求取3×3邻域极值点；计算极值点3×3,5×5,7×7,9×9等邻域的多级梯度；计算极值点多级梯度之间变化率，估计微弱目标相似度特征；根据微弱点目标相似度特征对微弱点目标进行检测和标记；对检测出的位于不同梯度特征区间的微弱点目标采用预点亮增强处理方法进行处理，得到预点亮增强及降噪图像，同时更好的保护图像细节。本发明利用红外热成像特性和微弱点目标的弥散特性，在单帧中即可完成随机微弱点目标的实时预点亮增强，对保护红外微弱点目标的进行增强处理，有效提升微弱点目标的后期的检测成功率，可应用到实际工程中。

技术研发人员：朱寅非,陈建发,徐成路,刘环宇
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15