一种增强对空信噪比的红外图像增强方法及其系统与流程

本发明涉及红外图像处理，具体涉及一种增强对空信噪比的红外图像增强方法及其系统。

背景技术：

1、红外成像系统因其具有全天时工作、被动式、抗干扰能力强等独特的优势，在侦察预警、公共安全等领域发挥着极其重要的作用。红外成像系统主要是利用目标物体自身所发出的红外热辐射进行成像，因此在对空目标观测特别是热目标观测中具有隐蔽性高、探测能力强等先天优势。这使得红外成像被广泛应用在对空目标探测与识别中。

2、然而，由于红外成像往往存在分辨率低、对比度低、噪声大等问题，对传统的特征提取与目标识别存在较大困难，因此在红外成像后一般需要对其进行图像增强，具体包含降噪、对比度或细节提升等技术，增强其成像效果。目前典型的红外图像增强方法包含灰度变换领域的图像增强，例如线性拉伸(agc)、直方图均衡(he)、基于对比度受限的自适应直方图均衡(clahe)等；基于掩膜的图像增强，例如基于均值滤波的图像增强、基于双边滤波的图像增强等。这些方法中，灰度变换领域的图像增强一般是对直方图进行线性或非线性拉伸，在对空场景中目标有效像素个数稀少，这种方法往往不具有增强目标的效果，而基于掩膜的图像增强中，为了防止图像信号在增强中噪声也被同步放大，常用方法是利用边缘检测的方法进行噪声与信号分离，但在对空场景中，往往存在背景单一，目标数据稀少，目标区域边缘微弱等问题，无法有效分离噪声与目标，从而导致增强后噪声同步放大的问题，不能有效提升图像质量。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，主要针对在对空场景中，往往存在背景单一，目标数据稀少，目标区域边缘微弱等问题，无法有效分离噪声与目标，从而导致增强后噪声同步放大的问题，不能有效提升图像质量。本发明提供一种增强对空信噪比的红外图像增强方法及其系统，该方法有效提升红外对空场景的图像信噪比，改进红外对空成像质量，降低后端目标探测与识别的技术难度，优化用户体验。

2、本发明第一个目的是提供一种增强对空信噪比的红外图像增强方法，包括：

3、获取对空目标的连续帧红外图像序列；

4、图像序列中，从第二帧图像开始，根据光流法获取每帧图像相对于前一帧图像之间逐像素的水平位移矩阵和垂直位移矩阵，并对水平位移矩阵和垂直位移矩阵进行向0取整；

5、根据水平位移矩阵和垂直位移矩阵获取位移属于亚像素位移的点和存在有效位移的点；

6、对位移属于亚像素位移的点进行基于场景的多帧复合型盲元检测，并对盲元点进行标记；

7、对未标记的盲元点进行时域增强；对标记的盲元点进行邻域截尾均值补偿；对存在有效位移的点，依次进行时域增强、保边去噪滤波及锐化增强；获取增强后的图像。

8、在一实施例中，对盲元点进行标记，包括：

9、利用3×3窗口的中值滤波进行单像素盲元检测，获取单盲元点；

10、对单盲元点进行5×5检测窗口进行盲元检测，对邻域内的盲元点进行初步标记，标记值为1，对于标记过的盲元点进行标记值加1；

11、将未被标记为盲元或者盲元检测中标记值小于8的点即为未标记的盲元点；

12、将标记值大于8的盲元点即为标记的盲元点。

13、在一实施例中，所述位移属于亚像素位移的点是所述水平位移矩阵和垂直位移矩阵对应像素位置均绝对值小于1的点。

14、在一实施例中，所述存在有效位移的点是所述水平位移矩阵和垂直位移矩阵对应像素位置均绝对值大于或等于1的点。

15、在一实施例中，对未标记的盲元点进行时域增强如下：

16、iout(i，j，n)＝α*i(i，j，n)+(1-α)*iout(i，j，n-1)

17、式中，α为时间参数；i，j为像素位置；n为帧号；i为原始图像矩阵；iout(i，j，n-1)为第n-1帧输出图像矩阵；iout(i，j，n)为第n帧输出图像矩阵。

18、在一实施例中，所述保边去噪滤波如下：

19、

20、式中，i，j代表当前处理点像素位置；p，q代表滤波窗口尺寸；iout1代表原始图像中像素灰度值；idf(i，j，n)则代表滤波结果；wdfpq(i，j)为滤波权值；n为帧号；k代表图像中滤波窗口区域。

21、在一实施例中，所述滤波权值wdfpq(i，j)如下：

22、

23、式中，exp()表示以自然常数e为底的指数函数；ip、iq分别表示滤波中像素灰度值与窗口内其他像素灰度值。

24、δr表示滤波灰度阈值。

25、本发明第二个目的是提供一种增强对空信噪比的红外图像增强系统，包括：

26、数据采集模块，用于获取对空目标的连续帧红外图像序列；

27、数据处理模块，用于图像序列中，从第二帧图像开始，根据光流法获取每帧图像相对于前一帧图像之间逐像素的水平位移矩阵和垂直位移矩阵，并对水平位移矩阵和垂直位移矩阵进行向0取整；

28、根据水平位移矩阵和垂直位移矩阵获取位移属于亚像素位移的点和存在有效位移的点；

29、对位移属于亚像素位移的点进行基于场景的多帧复合型盲元检测，并对盲元点进行标记；

30、图像增强模块，用于对未标记的盲元点进行时域增强；对标记的盲元点进行邻域截尾均值补偿；对存在有效位移的点，依次进行时域增强、保边去噪滤波及锐化增强；获取增强后的图像。

31、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

32、本发明提供的一种增强对空信噪比的红外图像增强方法及其系统，该方法将时空域信号特征结合在一起，通过时域增强、盲元检测以及空域去噪增强的综合处理来进行图像增强。具体方法是首先采用光流法进行帧间运动判断，再对固定背景进行时域增强以及盲元簇检测与补偿，最后对运动区域进行时域增强、空域去噪与自适应增强，有效提升对空场景的红外增强效果，改进红外对空成像质量。经验证，该方法对空场景的红外图像信噪比有显著提升。

技术特征：

1.一种增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，对盲元点进行标记，包括：

3.根据权利要求1所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，所述位移属于亚像素位移的点是所述水平位移矩阵和垂直位移矩阵对应像素位置均绝对值小于1的点。

4.根据权利要求1所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，所述存在有效位移的点是所述水平位移矩阵和垂直位移矩阵对应像素位置均绝对值大于或等于1的点。

5.根据权利要求1所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，对未标记的盲元点进行时域增强如下：

6.根据权利要求1所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，所述保边去噪滤波如下：

7.根据权利要求6所述的增强对空信噪比的红外图像增强方法，其特征在于，所述滤波权值wdfpq(i,j)如下：

8.一种增强对空信噪比的红外图像增强系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及红外图像处理技术领域，具体涉及一种增强对空信噪比的红外图像增强方法及其系统，包括：获取对空目标的连续帧红外图像序列；获取位移属于亚像素位移的点和存在有效位移的点；对未标记的盲元点进行时域增强；对标记的盲元点进行邻域截尾均值补偿；对存在有效位移的点，依次进行时域增强、保边去噪滤波及锐化增强；获取增强后的图像。本发明有效提升红外对空场景的图像信噪比，改进红外对空成像质量，降低后端目标探测与识别的技术难度，优化用户体验。

技术研发人员：焦晓鹏,刘琼,何兴飞
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：2024/2/1