[发明专利]一种红外图像细节增强和动态范围压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于高斯约束滤波的红外图像细节增强和动态范围压缩处理方法，属于红外成像领域。该方法可用于各种红外焦平面探测器成像系统，易于硬件实现，可广泛应用于红外告警系统、红外夜视系统、空间红外成像研究、工业及民用红外成像系统等领域，提供快速有效的红外图像细节增强技术手段。

背景技术

红外焦平面阵列(IRFPA，Infrared Focal Plane Array)是当今技术性能最先进的红外探测器，是众多实际应用的红外成像系统的核心部件，在军事和民用领域得到广泛应用。红外热成像技术利用目标与周围背景之间的温差来实现目标形状和状态等相关信息的提取，是一种对场景的温度分布进行成像、处理及显示的高科技前沿技术。但是红外图像存在对比度低，图像边缘细节信息模糊等缺点，降低了红外图像对细小目标的探测、识别能力。另外，红外图像原始数据具有很高的动态范围(12bit或14bit)，如何将高动态范围数据在保留图像细节的同时压缩到8bit在传统的显示设备上显示，也是红外图像处理过程的重要组成部分。传统的压缩方式是采用全局的自动增益控制AGC、直方图均衡化GHE和非线性的γ变换等，在一些场景条件下图像质量难以满足应用要求。

红外图像数字细节增强(Digital Detail Enhancement，DDE)技术是近年来迅速发展的红外图像处理技术类型，其通过增强红外场景中目标与背景之间的灰度对比度以及目标自身表面的细微结构(如边缘、轮廓、纹理等)来提高对细小目标的探测、识别能力，增强对图像内容和关键信息理解，可深入挖掘并清晰显示红外图像中存在的微弱重要细节特征。传统的非锐化掩模图像细节增强算法是一种有效的DDE算法，图2是对图1进行传统非锐化掩模细节增强算法处理结果。这种算法存在容易产生光晕及亮暗背景中的微细目标增强不明显问题，如图2的位置1、2处所示。本发明提出了一种基于高斯滤波器和定义的约束滤波器组合成的高斯约束滤波器对图像的细节进行提取、增强、并同时进行动态范围压缩的红外图像细节增强和动态范围压缩方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高斯约束滤波器(Gaussian and RestrictionLow-Pass Filter，GRLPF)红外图像细节增强和动态范围压缩处理方法。所述方法对红外图像适应广泛，处理效果显著，操作简便、性能稳定，计算量较小，便于在实际红外焦平面阵列成像系统中实现实时处理。

本发明提供了一种红外图像细节增强和动态范围压缩方法，包括以下步骤：

一、原始高动态范围红外图像经过高斯约束滤波器分解成为基图和细节图；

本发明所述高斯约束滤波器定义为

s(i-m，j-n)＝g(m，n)·r(i-m，j-n)(1)

g(m，n)是空间高斯低通滤波器，r(i-m，j-n)是根据以原始红外图像点(i，j)为中心w×w窗口内像素的灰度分布生成的约束滤波器，定义分别如下

g(m,n)=e-m2+n22σ2---(2)]]>