[发明专利]红外测温仪自适应三平台直方图均衡系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于红外测温及红外成像技术领域，特别是一种红外测温仪自适应三平台直方图均衡系统及其方法。

背景技术

现代高性能红外热像仪能够输出动态范围很大的红外原始图像，原始的探测器数据范围一般在12-14位数据，这显然超出了显示设备的动态范围。一般典型的显示设备，如监视器，其只能够接收8位图像信号。此外一般人眼只能够分辨128个灰度级。因此，当获得高动态范围的原始图像后，一个必须的过程就是将该高动态范围的原始图像进行重新映射，将其动态范围压缩。这个过程通常需要达到两个目的：第一：使输出图像的动态范围能够与显示的动态范围相匹配。第二：在完成第一点的同时，尽可能保留原始图像中存在的细节，使观测者能够观察到较好视觉效果的图像，且能够尽早区分隐藏在背景中的微弱目标。

直方图均衡是红外成像系统中使用最广泛的图像显示技术。它能将一幅图像整体的对比度进行拉伸，使图像看起来更加清楚。直方图均衡图像的灰度映射函数采用原始图像的累积分布函数，通过直方图均衡后的图像的像素分布近似满足均匀分布。所以直方图均衡更加强调出现频率较大的灰度级，所以经过直方图均衡的图像不可避免的出现过增强，均匀区域噪声放大，漂白效应等问题。而传统的双平台直方图均衡化处理中，固定的低平台很容易会将图像的对比度降低，丧失目标细节，且将整幅图像的动态范围拉伸到0-255整个灰度区间，对于灰度范围较窄的图像，会放大背景噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外测温仪自适应三平台直方图均衡系统及其方法，实现简单，消耗资源少，处理速度快，可以有效解决红外图像高低温区域的对比度偏低和背景噪声偏大的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种红外测温仪自适应三平台直方图均衡系统，由红外数字图像直方图统计模块、自适应图像三平台阈值计算模块、图像细节成分判定模块、灰度统计值修正模块、直方图累积模块和动态灰度映射函数模块组成，红外数字图像直方图统计模块与自适应图像三平台阈值计算模块相连，自适应图像三平台阈值计算模块分别与图像细节成分判定模块和灰度统计值修正模块连接，灰度统计值修正模块与直方图累积模块相连，图像细节成分判定模块和直方图累积模块都与动态灰度映射函数模块连接，如图2所示；

红外探测器采集到的原始模拟图像数据经过A/D转换和去背景之后得到原始数字图像数据，然后将原始数字图像数据输入红外数字图像直方图统计模块中统计每一级灰度共占有多少个像素点；在自适应图像三平台阈值计算模块中分别找到暗、亮和中间灰度区域内占有像素点最多的灰度级，记录相应灰度级下的像素个数，然后乘以相应的系数并与设定的条件进行比较判断取得合适的三个新值，根据这三个新值所处的灰度区域，分别称为低平台阈值T_L、高平台阈值T_H和中间平台阈值T_M；在图像细节成分判定模块中，根据红外数字图像直方图统计模块得到的数据，将中间灰度区域和亮灰度区域的所有灰度级下占有的像素个数与中间平台阈值T_M和高平台阈值T_H进行比较，若某一灰度级下占有的像素个数大于相应的平台阈值，则进行计数加一，最后统计总共有多少个灰度级下的像素个数是大于相应平台阈值的，这个统计值设为C_T；若 C_T大于max(T_M, T_H)，则认为细节成分较多，若外部显示器位宽是[0-255]，在动态灰度映射函数模块中将图像灰度级映射到整个灰度区间[0-255]；若 C_T不大于min(T_M, T_H)，则不适合将动态范围拉伸太宽，则在动态灰度映射函数模块中灰度级按指数曲线映射到以整个灰度区间中心扩展的部分灰度区间；最后根据这三个平台阈值在灰度统计值修正模块中修正相应灰度级下的像素统计值，当某一个灰度的统计值n大于上限平台阈值T_H时，则令n=T_H；当某一灰度级的统计值小于下限平台时，则令n=T_L；当某一灰度级的统计值大于中段平台时，则令n=T_M；将调整后的直方图统计值送到直方图累积模块中进行直方图的累积工作；在动态灰度映射函数模块中，根据是否映射到整个灰度区间的判断结果进行灰度变换，将原始数据映射成符合外部显示器的显示数据宽度。