基于多尺度的高动态红外图像增强算法

红外图像通常具有很高的动态范围,数字量化位数一般大于或等于14 bit,这样的高动态图像既包含大的信号变量也包含较小的低对比度细节,这对于人眼的理解和显示设备的渲染都是不能接受的。在多尺度和边缘保留型滤波器的框架下,提出了一种改进的红外图像增强算法。首先是应用加权最小二乘滤波器对原始图像进行边缘保留式的图像多尺度分层操作,然后分别对得到的多层细节图像和残留模糊图像进行处理,使细节得到适当的放大,而残留层得到压缩,最后再把细节层和残留层合并,得到最终用于显示的低动态范围图像。该方法可以较好的保留红外图像细节,同时避免或削弱由细节分离操作所带来的合成图像中的光晕和梯度反转现象。

红外图像条纹噪声消除方法(英文)

分析了条纹噪声的产生机制,并提出了能够在一帧时间内完成的去除条纹噪声算法.该算法利用局部窗口遍历一帧图像的所有像元,获得每行像元的极值,并通过相邻行之间灰度值的继承性完成一帧图像的校正参数的计算;通过设定合适的阈值消除图像边缘和系统噪声对参数精度的影响.实验结果和理论分析表明,提出的算法能够在一帧时间内有效地消除红外图像的条纹噪声.

基于焦平面归一化响应特性的红外非均匀性校正

红外焦平面阵列的非均匀性噪音是制约红外成像质量的主要因素,非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术.本文提出了一种基于焦平面归一化响应特性且易于实现的非均匀性校正算法,并基于像元分布的卡方直方图提出一种新的图像非均匀性评估方法,即校正比例.该方法的校正输出考虑了每个像元的观测值与焦平面的响应信号的平均值,校正参量通过将像元的输出与其理想校正结果之间的偏差用焦平面响应的平均值建立联系而计算得到.提出的校正比例兼顾考虑了焦平面响应的时间与空间特性,比现有的图像非均匀性评估方法更能合理衡量焦平面的非均匀性程度.多种非均匀性校正的评价数据以及实验结果表明,该算法的校正效果优于两点校正法与原值拟合二阶校正法,并对于响应异常的像元具有较强的校正能力.此外其校正准确度高,所需参量少,易于实时处理,具有较强的实用价值.

一种红外数字图像伪彩色显示设计

利用红外热成像系统可以将物体的热分布转化成可视图像,并在监视器上以灰度级的形式显示出来,进而得到被测物体的温度分布场。由于人眼对彩色的分辨能力高于黑白图像,所以对红外热图像进行伪彩色编码更利于人眼识别和获取图像中的有用信息。基于FPGA和ADV7127,提出了一种伪彩显示方法,对来自红外热像仪输出的数字图像按照PAL制标准进行视频编码,并对数据进行彩虹编码或者重金属编码等处理,经过AD转换将编码后的数字图像转化为彩色PAL制模拟信号并由电视机进行显示。所实现的红外图像伪彩显示设计具有低功耗,灵活性强,便于系统小型化等特点。

576×6热像仪帧频提高方法

为了提高576×6红外热像仪的帧频,分析了扫描型焦平面探测器的扫描原理,提出了3种帧频提高方法:双向扫描成像;减少帧内无效扫描像元;缩短列周期时间。其中,双向扫描成像突破了当前通常只采用正程扫描时间成像的限制,扫描摆镜正程扫描时间和回扫时间均用来成像,提高了热像仪的成像效率;减少帧内无效扫描像元则推导出了标准输出格式下的探测器最小输出列数,减少甚至消除无效列数成像;缩短列周期则阐述了降低列周期方法以直接降低帧周期成像。分析表明,3种方法可以大幅度提高576×6热像仪帧频。

采用方向信息测度和时间域迭代技术的红外图像扩散去噪算法

噪声抑制是红外图像处理中的一个重要研究课题,但常用的去噪算法会造成细节的损失。为了有效地抑制噪声,同时保护边缘,文中在P-M扩散方程的基础上,提出了一种新的采用方向信息测度和时间域迭代技术的各项异性扩散滤波算法。方向信息测度的引入能够在抑制噪声的同时有效保护边缘;时间域迭代技术通过时空混合滤波来同时抑制噪声和保护边缘,而且取消了常规扩散算法几十次的迭代运算,使得实时各向异性扩散算法成为了可能。仿真结果表明:该算法的性能优于常规算法,具有良好的前景和实用价值。

红外焦平面阵列多次采样滤波技术

针对红外图像信噪比不高和当前常用的二维时间延迟积分(2D-TDI)算法仅适用于静止和缓慢运动目标场合的问题,分析了信号的采集原理以及噪声特性,提出了红外焦平面阵列(IRFPA)多次采样滤波技术,通过对一帧图像的同一像元点进行多次采样的方法,在降低红外图像的随机时间域噪声的同时,保证其能够应用于快速运动目标场合;图像对比和数据测试结果表明:红外焦平面阵列多次采样滤波技术不仅具有与2D-TDI算法同等的提高红外图像信噪比的能力——将红外图像的NETD降低到原红外图像的1/姨n倍(n为对同一像元点的有效采样次数),而且突破了2D-TDI算法应用场合的限制,其能够适应于快速运动目标场景,对红外热像仪的性能提升有重要意义。

基于背景因子的红外点目标探测技术

复杂场景下红外弱点目标检测是红外目标识别的关键技术性难题之一。首先从概率论出发分析了背景因子存在的必要性。接着详细地论述了采用模糊集合中的隶属度理论和模式识别中的多分类器融合理论设计背景因子的过程。由于背景因子的引入对强干扰的复杂背景进行自适应地削弱,使得在各种背景下探测概率趋于均匀分布,最终实现了恒虚警率。

基于灰度相关的红外焦平面图像电子变倍技术

由于原理及技术方面的限制,目前的非制冷红外焦平面器件仅有较低的空间分辨率,大大限制了非制冷红外焦平面器件在军事及国民经济各领域的应用。基于红外热图像灰度相关性分析,从红外焦平面阵列器件微区结构出发,研究了实现红外图像电子变倍的电子微扫描算法,介绍了2×2电子微扫描红外图像电子变倍的算法及其仿真效果,并与双线性插值算法进行了比较。该算法有效地实现了红外焦平面热图像的电子变倍,提高了采样带宽,降低了红外焦平面空间抽样成像引起的频谱折叠混淆效应。

双谱图像立体彩色融合显示

论述了双路非同步视频信号输入情况下的立体显示的实现;分析了双谱图像融合和立体显示两种技术的异同之处;提出了在立体显示过程中实现双谱图像的假彩色融合;并在研究紫外图像和微光图像特性和预处理方法的基础上,讨论了紫外波段和微弱可见光波段双路单色视频图像在立体显示过程中的假彩色融合、双谱图像立体彩色融合显示方法的适用范围,以及该方法的具体改进措施。

640×512制冷探测器积分时间与SNR分析

对国产640×512中波凝视型制冷焦平面探测器的积分时间与信噪比(SNR)之间的关系进行了研究,以积分时间与探测器输出信号和噪声关系的原理为基础,分别对探测器正常工作时的输出信号情况以及输出噪声情况做了仔细的分析。文中分析了随着积分时间的增加,实际探测器输出信号和噪声信号各自的增长关系,并通过大量的数据和图表印证了这种关系的正确性,并最终得出了积分时间对探测器信噪比的影响程度,给出了最佳工作积分时间。

基于头肩HOG特征的快速行人检测

提出了一种基于头肩模型的快速人体检测算法,在当前方向梯度直方图与支持向量机相结合的人体识别方法的基础上,以头肩模型代替整个人体进行人体识别,并且采用混合高斯目标提取技术减小搜索范围,通过降低方向梯度直方图的维数提高识别速率。首先结合混合高斯目标提取技术与Sobel边缘检测技术获取运动目标轮廓,并计算头肩模型范围。计算头肩模型的HOG描述子并通过SVM分类器进行分类。最后,对分类为非人体的目标进行二次识别,克服混叠等因素造成的错判。实验结果表明,该算法在识别率和识别速率上都有所提高,并且在骑车等特殊行人检测中也有很好的识别效果。

一种具有细节保护功能的改进型中值滤波器

针对椒盐噪声污染的图像提出了一种改进型中值滤波算法。该算法是一种自适应型中心加权的高效中值滤波算法。通过计算边缘隶属度来自适应地调整中心像素的权值,从而控制新的滤波器对图像不同区域进行不同程度的平滑,即对细节丰富的图像区域进行轻度的平滑,而对细节较少的图像区域进行重度的平滑。实验结果表明,新的滤波算法优于传统的中值滤波器及常规的中心加权中值滤波器。

一种新型图像噪声抑制各向异性扩散算法

噪声抑制是红外图像处理中一个重要的研究课题,但常用的去噪算法会造成细节的损失。为有效地抑制噪声,同时保护边缘,在P-M扩散模型的基础上,提出了一种新的基于方向信息测度和边缘隶属度的各向异性扩散滤波算法。该算法的核心内容是将图像分为边缘区和非边缘区两个区域,对非边缘区采用常规P-M扩散方程完成噪声的滤除,对边缘区采用基于方向信息测度的非线性扩散方法,在平滑去噪的同时对边缘进行修整、增强。最终的仿真结果表明,该算法的峰值信噪比、均方误差、辐射分辨率等参数均优于常规算法,该算法具有良好的前景和实用价值。

微位移法消减空间抽样折叠混淆效应的相位理论分析

空间积分抽样相位理论分析为消减欠采样产生的折叠混淆效应提供了理论依据。在凝视型红外焦平面热像系统中 ,探测单元的物理尺寸和间距决定了空间采样频率。而被探测场景的空间频率往往要高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半 ,这种欠采样所产生的折叠混淆效应严重损坏了图像质量。本文总结了前人对此问题的讨论 ,在此基础上给出了旨在指导消减该混淆效应的较为完整的理论 ,并对微扫描及非控制情况下微位移的超分辨率技术进行了分析。

基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿算法

针对红外焦平面阵列元响应的盲元产生机理,提出了一种基于滑动窗口与多帧补偿的自适应盲元检测与补偿方法。该方法首先以多帧补偿找出闪烁盲元,再对累加图像的某一像元为中心进行加窗,计算加窗后的均值与标准差,然后通过比较窗口中心像元灰度与均值的偏差是否大于3倍标准差来判断其是否为盲元。再通过滑动窗口的中值查找法来对盲元进行补偿。仿真结果表明,该方法查找速度快、定位准确、补偿效果好,是一种比较实用的盲元检测与补偿方法。

红外焦平面空间抽样特性分析与测试

尽管自然场景热像的空间频率远小于其可见光图像 ,在凝视型红外焦平面空间积分抽样过程中 ,被探测场景的空间频率也往往要远高于红外焦平面阵列探测单元重复频率的一半 ,这种欠抽样所产生的折叠混淆效应将严重地损害红外热图像的质量。本文建立了空间积分抽样的相位理论模型 ,分析了该模型在空间积分抽样折叠混淆效应的消减 ,以及对中心布里渊区中真假频谱积分比的测试等方面的应用。

基于两点参数及自适应窗口的实时盲元检测和补偿技术

在红外焦平面(IRFPA)成像系统中,盲元检测和补偿是红外成像过程中必不可少的一步。针对FPGA,提出一种基于两点参数的简化型3盲元检测算法,并介绍了自适应窗口盲元补偿算法。该算法通过分析两点参数矩阵的分布情况,以3为基准裁定盲元;再在自适应窗口中补偿盲元,优化了补偿结果。具体介绍了硬件功能结构和算法关键数据流的设计。仿真和实际场景实验结果表明该算法对盲元能做到精确检测和有效补偿,且速度快和资源省,能在硬件上完整地实现。

红外双边滤波时域高通非均匀性校正

红外焦平面阵列的非均匀性噪声是制约红外成像质量的主要因素。本文在研究了传统的时域高通滤波法及其两种改进算法的基础上,提出了一种改进的基于双边滤波的非均匀性自适应校正算法,在这种方法中引入了一个由双边滤波系数矩阵推得的二次校正矩阵,该矩阵能够判别原始图像与双边滤波所得图像的差图像中场景的边缘部分,并进行自适应的抑制,使校正参数的计算更加准确。实验部分通过对加模拟噪声图像序列和实际非均匀性图像的校正证明本文的改进算法比其他两种改进算法有更好的校正效果。

基于FPGA的多通道面阵CCD拼接成像系统

针对现有的CCD系统技术无法同时满足大面阵与高帧频的问题,提出了一种基于FPGA的高速多通道CCD拼接系统。采用智能化的AD芯片,配置生成精确且接收反馈的CCD驱动信号。调用FPGA内置的IP核,利用乒乓操作的思想操控DDR2完成多通道图像的拼接,百万像素CCD以100帧的速度处理。对多通道影响图像非均匀性进行分析,将处理图像的得到的参数反馈给AD芯片,实时调整各通道的增益,在硬件驱动电路上完成自适应非均匀性校正。经验证,该系统极大地提高了大面阵CCD的显示帧频,多通道拼接后获得较高成像质量。