基于边缘提取的红外图像直方图增强方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种红外图像增强算法，具体地说，本发明涉及一种基于边缘提取的 红外直方图增强算法的方法。
【背景技术】
[0002] 红外成像系统抗干扰能力强，隐蔽性能好，大气穿透能力强，能够适应多种特殊场 合。但是由于红外探测器自身特性，如灵敏度高、动态范围大等特性，W及复杂工作环境中 的各种噪声干扰，导致红外图像呈现出高背景，低反差的特点。具体表现为成像场景在整个 红外成像系统的动态范围中只占了很小一部分，图像对比度差，模糊不清。因此需要对原始 红外图像进行图像增强，从而提高红外图像的对比度，改善图像的视觉效果。
[0003] 目前，主流的红外图像增强方法有直方图增强W及灰度拉伸增强方法。但是该两 类增强算法都是根据整幅图像上的灰度统计信息进行图像增强处理，而忽略了图像本身在 空间域上的特性。但是，对于红外图像本身，具有相近灰度的背景又在其中占据了很大的一 部分比例，而细节信息W及弱小目标在只占了很小一部分比例，很容易造成在图像增强的 过程中，图像细节淹没在背景中，使得对小目标的识别难度变大。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种红外图像的增强方法，方法通过边缘检测算子提取出 的图像边缘区域，并根据该些边缘区域的直方图对红外图像进行图像增强。经本发明处理 后的图像对比度高，细节清晰，质量好。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种基于边缘提取的红外图像直方图增强方法。包括W下步骤；（1)提取原始红 夕順像F的边缘区域，W得到边缘区域图像统计边缘区域图像F 冲不为零的灰 度值，W得到所述边缘区域图像的直方图P及其累计直方图C ;
[0007] (3)用所述边缘区域图像的直方图P与累计直方图C对所述原始红外图像F进行 增强，得到增强后的红外图像F'。
[0008] 所述步骤（1)，提取未处理的原始红外图像F的边缘区域，W得到边缘区域图像 Fedg。，具体包括W下子步骤：通过边缘检测算子检测所述红外图像F的边缘，然后根据边缘 像素的灰度值设为1、非边缘像素的灰度值设为0的原则生成二值图像Ldg。;遍历所述二值 图像Ldge上的所有像素，对于每一个坐标上的像素，如果该坐标上的像素或者其邻域内的 像素存在灰度值为1的像素，则所述边缘区域图像上相同坐标上的像素灰度值设为所 述红外图像F相同坐标处的灰度值，否则所述边缘区域图像上该坐标上的像素灰度值 设为0,遍历完整个二值图像Ldge执行上述相应的处理后得到边缘区域图像F edge。
[000引所述步骤（2)，统计计边缘区域图像F,dg。中不为零的灰度值，W得到所述边缘区域 的直方图P及其累计直方图C的步骤，具体包括W下过程：遍历所述边缘区域图像F,dg。，统 计灰度值k在所述边缘区域图像中出现的次数，W得到所述边缘区域图像的直方图P，该直 方图的每一项用P化）表示，k = 0, 1，. . .，M，M为原始红外图像F的最大灰度级；累计边缘 区域图像的直方图W得到所述累计直方图C，该累计直方图的每一项用c(k)表示，并设定 c(0) = 0,计算公式为：
[0010]
【主权项】
1. 一种基于边缘提取的红外图像直方图增强方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 提取原始红外图像F的边缘区域，以得到边缘区域图像F_; (2) 统计边缘区域图像Fedge中不为零的灰度值，以得到所述边缘区域图像的直方图p 及其累计直方图c ; (3) 用所述边缘区域图像的直方图p与累计直方图c对所述原始红外图像F进行增强， 得到增强后的红外图像F'。
2. 根据权利要求1所述的基于边缘提取的红外图像直方图增强方法，其特征在于，所 述步骤（1)，提取原始红外图像F的边缘区域，以得到边缘区域图像^_的步骤，具体包括 以下过程： 通过边缘检测算子检测所述原始红外图像F的边缘，然后根据边缘像素的灰度值设为 1、非边缘像素的灰度值设为O的原则生成二值图像Tralge; 遍历所述二值图像Tedge上的所有像素，对于每一个坐标上的像素，如果该坐标上的像 素或者其邻域内的像素存在灰度值为1的像素，则所述边缘区域图像FedgeI相同坐标上的 像素灰度值设为所述红外图像F相同坐标处的灰度值，否则所述边缘区域图像^_上该坐 标上的像素灰度值设为〇,遍历完整个二值图像T edge执行上述相应的处理后得到边缘区域 图像Fedge。
3. 根据权利要求2所述的基于边缘提取的红外图像直方图增强方法，其特征在于，所 述步骤（2)，统计边缘区域图像Fedge中不为零的灰度值，以得到所述边缘区域的直方图p及 其累计直方图c的步骤，具体包括以下过程： 遍历所述边缘区域图像匕_，统计灰度值k在所述边缘区域图像Fedge中出现的次数，以 得到所述边缘区域图像的直方图P，该直方图的每一项用P (k)表示，k = 0, 1，. . .，M，M为原 始红外图像F的最大灰度级；累计边缘区域图像的直方图以得到所述累计直方图c，该累计 直方图的每一项用c (k)表示，并设定C(O) = 0,计算公式为：
4. 根据权利要求3所述的基于边缘提取的红外图像直方图增强方法，其特征在于，所 述步骤（3)，用所述边缘区域图像的直方图p与累计直方图c对所述原始红外图像F进行增 强，得到增强后的红外图像F'的步骤，包括以下过程： 将所述边缘区域图像Fedge的直方图p中的所有非零项对应的k值坐标按顺序排列构建 序列v，具体方法为：从k = 1到k = M遍历所述边缘区域图像的直方图p的各项，将所有满 足p (k)尹0的项所对应的k值按照从小到大的顺序排列组成序列V，序列V的各项用V (i) 表示，i = 1，2, 3, ...，N，N为所述边缘区域图像的直方图p中非零项的数量，并扩充序列V
得到序列ν'，该序列ν'各项用ν'（j)表示，具体扩充方式为 对原始红外图像F上每个像素的灰度值k进行计算，计算增强结果，得到增强后图像 上相同位置处像素的灰度值w(k)，具体计算方法为：针对原始图像上的每一个像素的灰度 值k，在序列ν'中进行查找，确定k的大小处于ν'中哪两个相邻项之间，具体查找方法为 遍历序列ν'，找到T使得当j = T时，ν'（j)彡k < ν'（j+Ι)成立,标记T1= ν'（T), T 2 = ν'（T+1)，并根据如下计算公式计算最终的增强方法增强后的结果：
，其中w(k)为增强结果，W表示向下取整。
【专利摘要】本发明公开了一种基于边缘提取的红外图像直方图增强方法，包括以下步骤：提取原始红外图像的边缘区域，以得到边缘区域图像；统计边缘区域图像中不为零的灰度值，以得到边缘区域的直方图及其累计直方图；根据所述边缘区域图像的直方图与累计直方图对所述未处理的红外图像进行增强。本发明的增强方法增强对比度高，图像清晰，视觉效果好。
【IPC分类】G06T5-40
【公开号】CN104537632
【申请号】CN201410834788
【发明人】马泳, 樊凡, 黄珺
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月26日