[发明专利]一种通过长短积分控制实现红外图像增强的方法

说明书

技术领域：

本发明属于红外图像处理领域，特别是一种实现红外图像增强的方法。

背景技术：

红外成像系统抗干扰能力强，隐蔽性能好，大气穿透能力强，适应多种特殊场合。但是由于红外探测器本身的如灵敏度等特性，以及工作环境复杂及各种噪声的干扰，使得红外图像经常出现对比度低，信噪比低，背景和目标区别不太明显或者相差过大但是细节缺失等特点。因此需要对红外图像进行增强处理。

图像增强并没有增加图像中的内在信息，但是可以扩大所含信息的动态范围，改善视觉效果，突出更多的细节，以便后续图像处理。对于红外图像而言，图像增强主要是为了保留图像背景细节的同时，突出目标及其细节，方便对目标进行检测跟踪。

现有的红外图像处理领域中红外图像增强方法主要有两类，频域类和空间类。频域类处理方法是通过某种变换，如傅里叶变换，小波变换等，将图像信息转换到频域，然后进行修正，再通过相应的反变换以得到增强的图像。该类方法增强效果好但是实现复杂，需要消耗很多的资源，不利于实时系统。空间类处理方法是直接对图像中的像素点进行运算，如灰度增强，直方图增强等。其优点是算法简单易实现，但是增强效果不可控制，对环境的适应性差。

发明内容：

本发明针对传统红外图像增强方法的特点，提出了一种通过长短积分控制实现红外图像增强的方法，在时间域上对红外探测器输出的红外图像进行动态增强。它调整红外探测器的积分时间，得到与长短积分时间相对应的长短积分帧图像序列，从而对长短积分帧图像序列进行自适应参数的加权平均得到增强图像。

本发明的技术方案如下：

一种通过长短积分控制实现红外图像增强的方法，用于在时间域上对红外探测器输出的红外图像进行动态增强，其特征在于所述方法的具体步骤如下：

步骤1，读取并处理长积分帧图像。将红外探测器积分时间设为L1，读出该长积分帧图像的各像素点灰度值F1(i，j)，其中i为像素点行数，j为像素点列数，并且，系统开机时的初始长积分时间为上次关机时的保留值或者由人工设定的值；

然后缓存所述长积分帧图像并得到所述长积分帧图像的灰度最大值Ma1、灰度最小值Mi1和灰度平均值E1；

步骤2，读取并处理短积分帧图像。将红外探测器积分时间设为L2，其中L2＜＜L1，读出相应的短积分帧图像的各像素点灰度值F2(i，j)，并且，其中系统开机时的初始短积分时间为上次关机时保留值或者由人工进行设定；

然后数据缓存模块(2)缓存所述短积分帧图像并得到所述短积分帧图像的灰度最大值Ma2、灰度最小值Mi2和灰度平均值E2；

步骤3，调整参数。根据Ma1、Mi1、E1、Ma2、Mi2、E2分别调整加权系数ε1、ε2和长积分时间L1、短积分时间L2，调整算法如下：

加权系数调整：ε1＝1-ε2，其中α为经验系数，0.1＜α＜1，α的值可由人工调整；

积分时间长度调整：L1＝L2·γ，其中β，γ为经验系数，0.1＜β＜1，10≤γ≤200，β和γ的值可由人工调整；所调整得到的加权系数ε1、ε2最终用于步骤4；所调整得到的长积分时间L1和短积分时间L2反馈给步骤1和步骤2以供下一个图像处理过程使用；

步骤4：图像加权增强。使用加权系数ε1、ε2将长积分帧图像的灰度值F1(i，j)和短积分帧图像的灰度值F2(i，j)加权平均后输出，输出帧图像的各像素点灰度值F_final(i，j)＝ε1·F1(i，j)+ε2·F2(i，j)；输出完成后转到步骤1开始下一个图像处理过程。

该方法充分发挥红外探测器特性，利用短积分帧中背景弱化，目标突出的特点和长积分帧中背景细节丰富的特点，通过参数自适应的加权平均将长短积分帧融合，得到目标突出，背景细节丰富的动态增强图像。

附图说明

图1为本方法的流程图。

图2为一张在黑夜中拍摄的红外原始图像。

图3为红外原始图像的灰度直方图。

图4为经过直方图均衡化的处理图像。

图5为经过直方图均衡化的处理图像的灰度直方图。

图6为经过本发明处理后的图像(α＝0.76，β＝0.26，γ＝100)。

图7为经过本发明处理图像的灰度直方图(α＝0.76，β＝0.26，γ＝100)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

图1为本方法的流程图，包括4个步骤，读取并处理长积分帧图像，读取并处理短积分帧图像，调整参数，图像加权增强。