[发明专利]一种场景自适应的红外焦平面成像系统灰度超分辨方法

说明书

技术领域：

本发明涉及红外热成像设备技术领域，具体涉及一种场景自适应的红外焦平面成像系统灰度超分辨方法。

背景技术：

红外热成像设备是一种将红外热辐射转化为视觉图像的设备。它利用场景内物体本身各部分热辐射的差异获取物体图像的细节。由于具有隐蔽性好、抗干扰能力强、可全天候工作等优点，在军事、商业、医疗、航空等领域发挥着越来越大的作用。红外焦平面是红外热像仪的核心部分，在很大程度上决定了红外热像仪的性能。

红外焦平面成像系统的MRTD(最小可分辨温差)是衡量系统性能的一个重要指标。MRTD表征了系统可分辨红外辐射变化的范围。系统的MRTD越小，能探测到的目标信息就越多，对目标的分辨和识别就越有利。特别是对于探测红外温差较小或者目标较小的红外焦平面成像系统，拥有较好的MRTD显得尤为重要。因此，提高红外焦平面成像系统的MRTD性能具有非常重要的意义。

目前，红外焦平面成像系统得到充分的发展，在军事和民用领域得到广泛的应用，但是对红外焦平面的灰度分辨率自动优化的研究没有发现相关的文献。

发明内容：

本发明的目的是提供一种场景自适应的红外焦平面成像系统灰度超分辨方法，它采用根据场景辐射量自适应调节方式，不需要人工设置，自动实时有效地提高了对场景中目标的温差分辨率，同时降低背景干扰，实现了对场景自适应的红外成像灰度超分辨，增加了弱小目标的探测距离。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：它的算法为：(1)基于场景直方图统计的超分辨区间的获取，采用直方图截取的方式，分别在直方图中搜索最大和最小灰度值作为灰度截取位置，最大灰度值和最小灰度值包含的灰度区间就是场景区域的灰度分布，表达式为：

Rgray=MINgray,Σi=1nhi<SUM*3%MAXgray,Σi=1nh256-i<SUM*3%]]>

式中R_gray表示场景灰度范围，MAX_gray为直方图最大值方向的3％像素截取灰度，MIN_gray为直方图最小值方向的3％像素截取灰度，h_i为图像直方图，该提取方式可以用于较为复杂的场景；

(2)超分辨灰度区间预测算法，超分辨主要是根据获得图像中场景灰度值的变化来改变的，其基本原则是将获得的场景灰度区间换算成焦平面输入电压范围，通过输入有效电压范围调整接受信号端的运放和减直电路，剪掉场景灰度区间最低点的无效电平，然后对剩余部分信号放大到模数转换满幅的范围，其中，结合了LMS自适应滤波的方法，一是可以预测场景灰度区间范围，让需要超分辨的场景灰度更加精确，二是可以滤掉一些不必要的干扰，有利于对每帧图像超分辨过度平缓，使系统工作更加稳定可靠；