一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法
2023-06-06 17:02:56
專利名稱：一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法
技術領域：
本發明涉及一種紅外圖像處理技術，特別涉及一種適合硬體實時實現的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法。
背景技術：
紅外熱成像系統具有全天候工作、作用距離遠、隱蔽性好等優異性能，目前在軍用和民用領域已經得到廣泛的應用。然而在熱成像系統的實際使用中，如果觀測的目標距離太遠，或氣象條件比較差時，會導致目標能量減小，噪聲相對增大，得到的紅外圖像信噪比降低。
圖像去噪的研究已經有很久的歷史，主要思想是將圖像像素點在空間或者變換域內進行建模，分析圖像的特徵信息，進而對圖像處理。在空間域，去噪算法劃分為線性和非線性兩類:均值濾波、維納濾波是經典的線性空間域去噪算法；中值濾波是一種非線性空間域去噪算法，它是一種統計濾波器，其響應基於圖像濾波器包圍的圖像區域中像素點的排序。變換域去噪算法又可根據基函數選擇不同，劃分為基於信號的自適應算法和非自適應算法:獨立分量分析是一種經典的信號自適應算法，該算法將觀測信號進行線性分解，將其分解為各自統計獨立的成分，已在數據去噪中成功運用實現，然而缺點是計算複雜度高；基於傅立葉變換的頻域去噪算法是一中非適應轉換域去噪算法，通過快速傅立葉變換將信號變換到頻域，通過對圖像加載低通濾波器進行去噪。現有的圖像噪聲濾波算法存在以下缺點:(1)多數現有空域濾波算法未考慮圖像幀間的相關性，會損失圖像的高頻細節信息；(2)多數現有的時域濾波算法在進行圖像運動估計時未考慮噪聲的統計特性，在圖像噪聲抑制過程中會引起運動模糊，產生『鬼影』現象；(3)多數現有的時域濾波算法需要較大的存儲空間，運算量大，不易硬體實時實現。發明內容
發明目的:本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法。
為了解決上述技術問題，本發明公開了一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，包括如下步驟:
( I)獲取原始紅外圖像，計算原始紅外圖像不同坐標位置的初始噪聲閾值Fth(O)；
(2)獲取第k幀原 始紅外圖像FOTg(k)，計算第k幀原始紅外圖像噪聲閾值Fth(k)；
(3)對圖像FOTg(k)和第k-1幀時域濾波圖像Ffilt (k-1)低通濾波，得到低通圖像
(4)計算低通圖像屍雜(幻、卩%^-1)間的相對位移(Ax，Ay),用以表示Forg (k)和Ffilt (k-1)間的相對位移；
(5)輸出第k幀時域濾波圖像Ffilt (k)。
第k幀時域濾波圖像坐標(i，j)位置的輸出Ffilt (i，j, k)表達式如下所示:
權利要求
1.一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，包括如下步驟: (1)獲取原始紅外圖像，計算原始紅外圖像不同坐標位置的初始噪聲閾值Fth(O)； (2)獲取第k幀原始紅外圖像FOTg(k)，計算第k幀原始紅外圖像噪聲閾值Fth(k); (3)對第k幀原始紅外圖像FOTg(k)和第k-1幀時域濾波圖像Ffilt(k-1)低通濾波，得至IJ低通圖像
2.根據權利要求1所述的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，所述步驟(I)中，初始噪聲閾值Fth(O)通過N幀均勻背景圖像序列{FOTg(k) |0〈k≤N}計算，坐標(i，j)位置初始噪聲閾值Fth(i，j，0)採用如下公式計算: Fth(i, j, 0)=max{|Forg(i, j, I)-Forg (i, j, 0) |， ，Forg (i, j, k)-Forg (i, j, k-1) 其中，FOTg(i，j，k)是第k幀均勻背景圖像FOTg(k)坐標(i，j)位置的灰度值。
3.根據權利要求2所述的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，所述步驟(2)中，第k幀原始紅外圖像噪聲閾值Fth(k)計算公式如下
4.根據權利要求1所述的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，所述步驟(3)中，使用均值濾波器對原始紅外圖像進行低通濾波，以坐標(i，j)位置為中心LXL鄰域的均值濾波輸出
5.根據權利要求4所述的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，所述步驟(4)中，使用模板配準法對低通圖像、F1J0^ik -1)進行配準，得到相對位移(Ax, A y)，具體步驟如下: 首先，在低通圖像以坐標(i，j)為中心選取大小為PXQ的標準模板； 其次，採用均方誤差函數MSE，在低通圖像』伏-1)中以坐標(i，j)為中心大小為M1X N1的區域作匹配，P〈Mi，QU1，計算最小均方誤差MSEmin,最小均方誤差MSEmin對應的坐標(i+Ai, j+Aj)即配準位置； 均方誤差函數MSE表達式如下所示:
6.根據權利要求5所述的一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，其特徵在於，步驟(5)中，第k幀時域濾波圖像坐標(i，j)位置的輸出Ffilt (i，j，k)採用下式計算:
全文摘要
本發明公開了一種基於配準的紅外圖像噪聲時域濾波方法，包括如下步驟獲取原始紅外圖像，計算原始紅外圖像不同坐標位置的初始噪聲閾值Fth(0)；獲取第k幀原始紅外圖像Forg(k)，計算第k幀原始紅外圖像噪聲閾值Fth(k)；對第k幀原始紅外圖像Forg(k)和第k-1幀時域濾波圖像Ffilt(k-1)低通濾波，得到低通圖像計算低通圖像間的相對位移(Δx,Δy)，用以表示Forg(k)和Ffilt(k-1)間的相對位移；輸出第k幀時域濾波圖像Ffilt(k)。
文檔編號G06T5/00GK103218792SQ20131016394
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月3日 優先權日2013年5月3日
發明者白俊奇, 趙春光, 翟尚禮, 王壽峰, 林學, 歐樂慶, 茅寧傑, 趙敏燕 申請人:中國電子科技集團公司第二十八研究所