一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法
2023-11-04 12:29:07 1
一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法
【專利摘要】本發明公開了一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法，它包括以下步驟：統計和存儲一幀圖像的直方圖；建立整個灰度區域內每一級灰度的增強映射表；建立一個有效灰度級統計計數器，遍歷整個灰度空間，判斷相鄰灰度與經過映射後的灰度是否相等並統計；產生原始灰度與計數器的對應表；所有灰度級遍歷完後計數器的個數加1則為去冗餘後的灰度級數；計算步長；計算原始灰度對應的新的灰度的表；用原始圖像查表獲得直方圖去冗餘的灰度等間距排列後的灰度映射。本發明提供一種通過全硬體邏輯實現紅外直方圖去冗餘和灰度等間距增強的處理方法，不局限於特定幀圖像，並能夠根據場景需要，間歇性啟動增強算法處理引擎，優化功耗。
【專利說明】一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及紅外熱像【技術領域】中的圖像增強方法，尤其涉及一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法。
【背景技術】
[0002]紅外熱圖像灰度分布集中，導致對比度差，視覺效果不明顯，所以在紅外圖像處理中最重要的一個部分是對紅外圖像的增強處理，同時，由於紅外圖像易受到周圍環境的影響以及探測器和處理系統本身的噪聲，在圖像增強處理過程中如果對噪聲不做抑制，在圖像增強後將被過度放大，降低圖像的質量；目前比較好的方法是採用去冗餘的方法，即通過算法處理將冗餘的灰度剔除掉，保留有用的信息，並在處理最後充分利用灰度空間對灰度進行等間距排列，突出細節。
[0003]目前現有技術的紅外圖像直方圖去冗餘及灰度等間距排列的方法是採用FPGA邏輯和DSP軟體共同完成，首先在FPGA中完成本幀圖像信號的直方圖統計，並將這些信息送至IJ DSP進行相應處理，對輸入的直方圖統計根據設定的閾值計算新的灰度級，然後將255級灰度按照新的灰度級進行等間距排列，對排列好的灰度級進行灰度直方圖的映射，形成該幀圖像的查詢表。然後將該幀輸入圖像信息在查詢表中進行動態範圍擴展，完成變換。
[0004]現有技術針對一幀圖像進行變換，生成的查詢表只能對當前幀圖像灰度進行變換，這就要求在增強算法計算過程中，對該幀圖像必須進行緩衝；每一幀圖像都必須進行一次增強算法計算，增強算法的運算速度必須足夠快才不至於影響下一幀圖像的處理。
[0005]現有技術採用DSP軟體進行計算，對DSP的處理能力要求很高。隨著技術的發展，紅外探測器的解析度越來越大，其系統處理能力將成為該方法處理的瓶頸。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種通過全硬體邏輯實現紅外直方圖去冗餘和灰度等間距增強的處理方法，並且因為紅外圖像幀與幀之間的直方圖差別很小，本發明不局限於特定幀圖像，只利用某一幀的直方圖信息，通過算法處理計算出全灰度空間的變換映射關係，後續幀利用該查找表就可以實現圖像增強，能夠根據場景需要，間歇性啟動增強算法處理引擎，優化功耗。
[0007]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法，它包括以下步驟:
S1:統計和存儲一幀圖像的直方圖；
52:建立整個灰度區域內每一級灰度的增強映射表，可使用線性分段拉伸、直方圖均衡或二元曲線變換方法；
53:建立一個有效灰度級統計計數器，遍歷整個灰度空間，並判斷相鄰灰度經過步驟S2中映射後的灰度是否相等，如果相等則相鄰灰度圖像的直方圖累加，如果不相等則判斷該灰度級是否小於直方圖閾值； 54:如果小於閾值則有效灰度級統計計數器不變；
55:如果大於閾值則有效灰度級統計計數器加1，累計直方圖清O，並產生原始灰度與計數器的對應表；
56:所有灰度級遍歷完後計數器的個數加I則為去冗餘後的灰度級數；
57:用總的灰度級除以步驟S6中實際統計出來的灰度級數，得到步長，保留一定精度； S8:用原始灰度與計數器的對應表乘以步長，並取整，得到原始灰度對應的新的灰度的表;
S9:用原始圖像查表獲得直方圖去冗餘的灰度等間距排列後的灰度映射，高頻率圖形相鄰幀區別很小，實現上幀實時統計下幀實時映射本發明的有益效果是:
1.算法處理採用全硬體邏輯實現，運算時序採用計數器順序執行，通過比較，加減以及乘除等基本運算處理；
2.不需要幀緩衝，有效節約存儲資源，存儲資源開銷只需要一個大小可以存儲灰度直方圖統計的存儲器；
3.實時處理，運算速度快，通過間歇性啟動算法處理，有效節約功耗；
4.通用性好，對大解析度的探測器支持只改變直方圖統計存儲器的位寬，邏輯架構完全一致。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖進一步詳細描述本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不局限於以下所述。
[0010]本發明採用純硬體邏輯實現，以一個320x240解析度，12位灰度紅外圖像為例。
[0011]創建一個硬體存儲區，位寬是17位，深度是212-1=4095，用於保存了一幀圖像的直方圖統計數據，標記為存儲器A，如圖1所示，圖像增強方法包括以下步驟:
1.統計一幀圖像的直方圖，這裡使用各個灰度數據的個數，保存到存儲器A。
[0012]2.產生一個計數器A，計數器A從O開始計數，最大值為最大灰度值，本實例中為4095，即計數器A範圍是0?4095。
[0013]3.對每一個灰度點，即O?4095，做圖像增強映射處理，本實例中採用傳統的線性拉伸方法，如下方法計算:
如果O < X〈 L
Y= O
如果L彡X彡H
Y= 255x/(H-L)
如果 H〈 X < 4095
Y= 255
L和H分別為灰度集中分布的高低閾值。X範圍為(Γ4095，即計數器A的值，本實例中映射到256空間。
[0014]4.以計數器A的數值為地址，從存儲器A中讀取出對應灰度的圖像直方圖，即該灰度對應的圖像的像素個數，同時產生另外一個計數器B，從O開始，比較相鄰灰度映射後的值是否相等:
如果相等，則計數器B不變，相鄰像素的直方圖累加，
如果不相等，則判斷當前累加的直方圖是否大於配置閾值，
如果大於閾值，則判定為灰度級邊界，計數器B加1，累計直方圖清0，
如果小於閾值，則計數器不變，直方圖繼續累加。
[0015]5.在比較直方圖的同時，讀取一個原始灰度級的直方圖，則將計數器B的值寫回到存儲器A，覆蓋該原始灰度的直方圖數據。
[0016]6.(Γ4095原始灰度空間全部遍歷完成後，當前計數器B的數據加I即為去冗餘後的最大灰度級gray_num_max,存儲器A中的直方圖數據也全部換成原始灰度到有效灰度級gray_num_active對應的映射,存儲器A的地址對應原始灰度,其對應單元的數據為原始灰度對應的有效灰度級。
[0017]7.用最終需要映射的空間除以最大灰度級，本實例中最終映射到256級空間，SP256/gray_num_max,得到均勻灰度分布的灰度步長gray_step。
[0018]8.依次從存儲器A讀出有效灰度級gray_num_active,然後乘以灰度步長gray_step,得到原始灰度到有效灰度gray_active的映射表；每讀取一個gray_num_active,回寫一個gray_active ;當遍歷整個存儲器A的地址後,存儲器A中的數據即為原始灰度到直方圖去冗餘且等間距分布後的有效灰度:
Gray_active = gray—num—active x gray_step。
[0019]9.新的圖像幀採樣時候，從存儲器A中查表即完成了紅外圖像灰度去冗餘等間距映射。
【權利要求】
1.一種紅外圖像直方圖去冗餘的灰度等間距映射的增強方法，其特徵在於:它包括以下步驟: S1:統計和存儲一幀圖像的直方圖； S2:建立整個灰度區域內每一級灰度的增強映射表，可使用線性分段拉伸、直方圖均衡或二元曲線變換方法； 53:建立一個有效灰度級統計計數器，遍歷整個灰度空間，並判斷相鄰灰度經過步驟S2中映射後的灰度是否相等，如果相等則相鄰灰度圖像的直方圖累加，如果不相等則判斷該灰度級是否小於直方圖閾值； 54:如果小於閾值則有效灰度級統計計數器不變； 55:如果大於閾值則有效灰度級統計計數器加1，累計直方圖清O，並產生原始灰度與計數器的對應表； 56:所有灰度級遍歷完後計數器的個數加I則為去冗餘後的灰度級數； 57:用總的灰度級除以步驟S6中實際統計出來的灰度級數，得到步長，保留一定精度； S8:用原始灰度與計數器的對應表乘以步長，並取整，得到原始灰度對應的新的灰度的表; S9:用原始圖像查表獲得直方圖去冗餘的灰度等間距排列後的灰度映射，高頻率圖形相鄰幀區別很小，實現上幀實時統計下幀實時映射。
【文檔編號】G06T5/40GK104268840SQ201410518103
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】曾衡東 申請人:成都市晶林科技有限公司