基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種紅外圖像增強(qiáng)算法，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種基于邊緣提取的 紅外直方圖增強(qiáng)算法的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外成像系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，隱蔽性能好，大氣穿透能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)多種特殊場(chǎng) 合。但是由于紅外探測(cè)器自身特性，如靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大等特性，W及復(fù)雜工作環(huán)境中 的各種噪聲干擾，導(dǎo)致紅外圖像呈現(xiàn)出高背景，低反差的特點(diǎn)。具體表現(xiàn)為成像場(chǎng)景在整個(gè) 紅外成像系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍中只占了很小一部分，圖像對(duì)比度差，模糊不清。因此需要對(duì)原始 紅外圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，從而提高紅外圖像的對(duì)比度，改善圖像的視覺效果。
[0003] 目前，主流的紅外圖像增強(qiáng)方法有直方圖增強(qiáng)W及灰度拉伸增強(qiáng)方法。但是該兩 類增強(qiáng)算法都是根據(jù)整幅圖像上的灰度統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，而忽略了圖像本身在 空間域上的特性。但是，對(duì)于紅外圖像本身，具有相近灰度的背景又在其中占據(jù)了很大的一 部分比例，而細(xì)節(jié)信息W及弱小目標(biāo)在只占了很小一部分比例，很容易造成在圖像增強(qiáng)的 過(guò)程中，圖像細(xì)節(jié)淹沒在背景中，使得對(duì)小目標(biāo)的識(shí)別難度變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種紅外圖像的增強(qiáng)方法，方法通過(guò)邊緣檢測(cè)算子提取出 的圖像邊緣區(qū)域，并根據(jù)該些邊緣區(qū)域的直方圖對(duì)紅外圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)。經(jīng)本發(fā)明處理 后的圖像對(duì)比度高，細(xì)節(jié)清晰，質(zhì)量好。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法。包括W下步驟；（1)提取原始紅 夕順像F的邊緣區(qū)域，W得到邊緣區(qū)域圖像統(tǒng)計(jì)邊緣區(qū)域圖像F 沖不為零的灰 度值，W得到所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖P及其累計(jì)直方圖C ;
[0007] (3)用所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖P與累計(jì)直方圖C對(duì)所述原始紅外圖像F進(jìn)行 增強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的紅外圖像F'。
[0008] 所述步驟（1)，提取未處理的原始紅外圖像F的邊緣區(qū)域，W得到邊緣區(qū)域圖像 Fedg。，具體包括W下子步驟：通過(guò)邊緣檢測(cè)算子檢測(cè)所述紅外圖像F的邊緣，然后根據(jù)邊緣 像素的灰度值設(shè)為1、非邊緣像素的灰度值設(shè)為0的原則生成二值圖像Ldg。;遍歷所述二值 圖像Ldge上的所有像素，對(duì)于每一個(gè)坐標(biāo)上的像素，如果該坐標(biāo)上的像素或者其鄰域內(nèi)的 像素存在灰度值為1的像素，則所述邊緣區(qū)域圖像上相同坐標(biāo)上的像素灰度值設(shè)為所 述紅外圖像F相同坐標(biāo)處的灰度值，否則所述邊緣區(qū)域圖像上該坐標(biāo)上的像素灰度值 設(shè)為0,遍歷完整個(gè)二值圖像Ldge執(zhí)行上述相應(yīng)的處理后得到邊緣區(qū)域圖像F edge。
[000引所述步驟（2)，統(tǒng)計(jì)計(jì)邊緣區(qū)域圖像F,dg。中不為零的灰度值，W得到所述邊緣區(qū)域 的直方圖P及其累計(jì)直方圖C的步驟，具體包括W下過(guò)程：遍歷所述邊緣區(qū)域圖像F,dg。，統(tǒng) 計(jì)灰度值k在所述邊緣區(qū)域圖像中出現(xiàn)的次數(shù)，W得到所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖P，該直 方圖的每一項(xiàng)用P化）表示，k = 0, 1，. . .，M，M為原始紅外圖像F的最大灰度級(jí)；累計(jì)邊緣 區(qū)域圖像的直方圖W得到所述累計(jì)直方圖C，該累計(jì)直方圖的每一項(xiàng)用c(k)表示，并設(shè)定 c(0) = 0,計(jì)算公式為：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 提取原始紅外圖像F的邊緣區(qū)域，以得到邊緣區(qū)域圖像F_; (2) 統(tǒng)計(jì)邊緣區(qū)域圖像Fedge中不為零的灰度值，以得到所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖p 及其累計(jì)直方圖c ; (3) 用所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖p與累計(jì)直方圖c對(duì)所述原始紅外圖像F進(jìn)行增強(qiáng)， 得到增強(qiáng)后的紅外圖像F'。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法，其特征在于，所 述步驟（1)，提取原始紅外圖像F的邊緣區(qū)域，以得到邊緣區(qū)域圖像^_的步驟，具體包括 以下過(guò)程： 通過(guò)邊緣檢測(cè)算子檢測(cè)所述原始紅外圖像F的邊緣，然后根據(jù)邊緣像素的灰度值設(shè)為 1、非邊緣像素的灰度值設(shè)為O的原則生成二值圖像Tralge; 遍歷所述二值圖像Tedge上的所有像素，對(duì)于每一個(gè)坐標(biāo)上的像素，如果該坐標(biāo)上的像 素或者其鄰域內(nèi)的像素存在灰度值為1的像素，則所述邊緣區(qū)域圖像FedgeI相同坐標(biāo)上的 像素灰度值設(shè)為所述紅外圖像F相同坐標(biāo)處的灰度值，否則所述邊緣區(qū)域圖像^_上該坐 標(biāo)上的像素灰度值設(shè)為〇,遍歷完整個(gè)二值圖像T edge執(zhí)行上述相應(yīng)的處理后得到邊緣區(qū)域 圖像Fedge。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法，其特征在于，所 述步驟（2)，統(tǒng)計(jì)邊緣區(qū)域圖像Fedge中不為零的灰度值，以得到所述邊緣區(qū)域的直方圖p及 其累計(jì)直方圖c的步驟，具體包括以下過(guò)程： 遍歷所述邊緣區(qū)域圖像匕_，統(tǒng)計(jì)灰度值k在所述邊緣區(qū)域圖像Fedge中出現(xiàn)的次數(shù)，以 得到所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖P，該直方圖的每一項(xiàng)用P (k)表示，k = 0, 1，. . .，M，M為原 始紅外圖像F的最大灰度級(jí)；累計(jì)邊緣區(qū)域圖像的直方圖以得到所述累計(jì)直方圖c，該累計(jì) 直方圖的每一項(xiàng)用c (k)表示，并設(shè)定C(O) = 0,計(jì)算公式為：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法，其特征在于，所 述步驟（3)，用所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖p與累計(jì)直方圖c對(duì)所述原始紅外圖像F進(jìn)行增 強(qiáng)，得到增強(qiáng)后的紅外圖像F'的步驟，包括以下過(guò)程： 將所述邊緣區(qū)域圖像Fedge的直方圖p中的所有非零項(xiàng)對(duì)應(yīng)的k值坐標(biāo)按順序排列構(gòu)建 序列v，具體方法為：從k = 1到k = M遍歷所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖p的各項(xiàng)，將所有滿 足p (k)尹0的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的k值按照從小到大的順序排列組成序列V，序列V的各項(xiàng)用V (i) 表示，i = 1，2, 3, ...，N，N為所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖p中非零項(xiàng)的數(shù)量，并擴(kuò)充序列V
得到序列ν'，該序列ν'各項(xiàng)用ν'（j)表示，具體擴(kuò)充方式為 對(duì)原始紅外圖像F上每個(gè)像素的灰度值k進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算增強(qiáng)結(jié)果，得到增強(qiáng)后圖像 上相同位置處像素的灰度值w(k)，具體計(jì)算方法為：針對(duì)原始圖像上的每一個(gè)像素的灰度 值k，在序列ν'中進(jìn)行查找，確定k的大小處于ν'中哪兩個(gè)相鄰項(xiàng)之間，具體查找方法為 遍歷序列ν'，找到T使得當(dāng)j = T時(shí)，ν'（j)彡k < ν'（j+Ι)成立,標(biāo)記T1= ν'（T), T 2 = ν'（T+1)，并根據(jù)如下計(jì)算公式計(jì)算最終的增強(qiáng)方法增強(qiáng)后的結(jié)果：
，其中w(k)為增強(qiáng)結(jié)果，W表示向下取整。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于邊緣提取的紅外圖像直方圖增強(qiáng)方法，包括以下步驟：提取原始紅外圖像的邊緣區(qū)域，以得到邊緣區(qū)域圖像；統(tǒng)計(jì)邊緣區(qū)域圖像中不為零的灰度值，以得到邊緣區(qū)域的直方圖及其累計(jì)直方圖；根據(jù)所述邊緣區(qū)域圖像的直方圖與累計(jì)直方圖對(duì)所述未處理的紅外圖像進(jìn)行增強(qiáng)。本發(fā)明的增強(qiáng)方法增強(qiáng)對(duì)比度高，圖像清晰，視覺效果好。
【IPC分類】G06T5-40
【公開號(hào)】CN104537632
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410834788
【發(fā)明人】馬泳, 樊凡, 黃珺
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日