一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法技术

本发明专利技术公开了一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，该方法包括：读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据进行处理，并对处理后的数据进行滤波等预处理；对进行预处理后的像元数据进行计算得到偏振参数；对得到的偏振参数进行高低频分解，得到低频图像和高频细节图像；基于所得偏振参数与低频图像，获得待融合的低频图像；基于高频细节图像，获得待融合的高频图像；将待融合的低频图像与待融合的高频图像进行逆向重构，获得融合图像。本发明专利技术利用目标的材质、纹理等辐射、反射出的不同偏振信息，实现了将偏振信息与红外强度图像的融合，增强了对目标的探测能力。

【技术实现步骤摘要】
一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法
本专利技术涉及红外图像处理
，具体涉及一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法。
技术介绍
红外成像技术具有被动工作、抗干扰性强、全天候工作、穿透力强、识别伪装目标等特点，世界各国尤其是欧美发达国家都将红外成像技术作为重点发展项目，并促进其快速发展，各类型的红外成像探测系统已被广泛用于军事侦察、监视和制导方面。然而，随着军事上针对红外成像衍生出的红外伪装技术，导致传统红外技术难以识别红外伪装目标，并且因自然界中目标在复杂背景下，目标与背景之间表现出的热辐射差异较小，这极大的降低了传统红外探测系统对目标的识别率，往往使得传统红外目标搜索系统产生较高的虚警率。而红外偏振成像探测技术的提出，是为了有效提高红外探测系统对目标的抗干扰能力，并探测到目标更多的细节纹理等信息。红外偏振成像技术是利用物体的在发射、散射、反射以及透射电磁波的过程中产生的偏振信息进行成像，不同物体或同一物体的不同状态(如粗糙度、含水量、材料理化特性特征等)在热红外波段往往具有不同的偏振状态。该技术能很好地区分热辐射相同但偏振特性不同的目标和背景，能有效地揭示目标表面的形状结构、纹理、粗糙度等特点。但偏振图像存在信噪比低、对探测角度敏感等特点，导致红外图像昏暗模糊，不利于对目标进行分析。当前基于非制冷红外分焦平面的红外偏振探测器，因其集成度高、小型化、能有效提取偏振信息等优势，正成为研究热点。可目前还没有一种针对该探测器的输出数据进行红外偏振数据提取及红外与红外偏振图像融合的算法，以增强对目标的探测能力。
技术实现思路
为解决上述对基于非制冷红外分焦平面的红外偏振探测器的红外偏振提取以及对目标场景的红外图像与红外偏振图像融合，以增强目标探测能力的问题。本专利技术提出了一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法。本专利技术利用目标的材质、纹理等辐射、反射出的不同偏振信息，实现了将偏振信息与红外强度图像的融合，增强了对目标的探测能力。本专利技术通过下述技术方案实现：一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，该方法包括：步骤一、读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据进行处理得到不同偏振方向的像元数据，并对该像元数据进行预处理；步骤二、对进行预处理后的像元数据进行计算得到偏振参数；步骤三、对得到的偏振参数进行高低频分解，得到低频图像和高频细节图像；步骤四、基于步骤二得到的偏振参数，以及步骤三得到的低频图像，获得待融合的低频图像；步骤五、基于步骤三得到的高频细节图像，获得待融合的高频图像；步骤六、将步骤四获得的待融合的低频图像，与步骤五获得的待融合的高频图像进行逆向重构，获得融合图像。优选的，所述步骤一具体包括：步骤1.1读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据；步骤1.2将读取的原始数据按照焦平面像元刻蚀的不同偏振方向的光栅进行分割，得到0°，45°，90°，135°不同偏振方向的光强数据I0，I45，I90，I135；步骤1.3对不同偏振方向的光强数据I0，I45，I90，I135进行预处理。优选的，所述步骤1.3中预处理包括图像校准、去坏点和滤波。优选的，所述步骤二具体包括：步骤2.1对步骤一种预处理后的像元数据进行偏振矢量计算，获得红外光强图像I1(x,y)；步骤2.2通过步骤2.1计算出的偏振矢量计算偏振度，得到红外偏振图像I2(x,y)。优选的，所述步骤2.1中具体采用Stokes矢量计算公式进行偏振矢量计算得到Stokes矢量I(x,y)，Q(x,y)，U(x,y)，V(x,y)，其中，I(x,y)表示光强信息，Q(x,y)和U(x,y)分别表示线偏振的方向和强度信息，V(x,y)表示圆偏振分量；将矢量I(x,y)光强信息作为红外光强图像I1(x,y)；所述步骤2.2中，基于步骤2.1中得到的Stokes矢量I(x,y)，Q(x,y)，U(x,y)，计算得到偏振度P；将偏振度P作为红外偏振图像I2(x,y)。优选的，所述步骤三具体使用基于导引滤波和高斯滤波的多尺度分解方法分别将红外强度图像和红外偏振图像分解为高频细节图像与低频图像，其中，改变多尺度分解方法的迭代次数，获得不同层数的高频细节图像。优选的，获得不同层数的高频细节图像具体包括：步骤3.1基于高斯滤波和引导滤波构建迭代引导滤波器RGF：uj＝RGF(uj-1,σsj-1,σr,T)，其中T为迭代次数，uj-1为第T次迭代的输入图像，σsj-1为第T次迭代的标准差，σr为操作的滑窗半径，uj为第T次迭代的输出图像，u0为待迭代运算图像；步骤3.2将红外光强图像I1(x,y)输入到步骤3.1的RGF进行迭代运算，并对RGF输出的高频图像进行相邻层之间差运算，获得红外光强图像的高频细节图像H11(x,y),H12(x，y),H13(x,y),…,H1T(x,y)；步骤3.3将红外偏振图像I2(x,y)输入到步骤3.1的RGF进行迭代运算，并对RGF输出的高频图像进行相邻层之间差运算，获得红外偏振图像的高频细节图像H21(x,y),H22(x,y),H23(x,y)…,H2T(x,y)。优选的，所述步骤四具体包括：步骤4.1利用显著性算法对红外光强图像I1(x,y)和红外偏振图像I2(x,y)进行区域显著性计算，得到红外光强图像I1(x,y)的视觉显著性区域V1(x,y)和红外偏振图像I2(x,y)的视觉显著性区域V2(x，y)；步骤4.2将得到的视觉显著性区域V1(x,y)和V2(x,y)分别与步骤三计算得到的低频红外光强图像和低频红外偏振图像进行相乘，再对两幅图像进行相加，得到待融合的低频图像LL(x,y)。优选的，所述步骤五具体包括：将步骤3.2获得的红外光强图像的高频细节图像按照层数分别与步骤3.3获得的红外偏振图像的高频细节图像，采用绝对值最大法进行融合，得到每层的待融合的高频图像H1(x,y),H2(x,y),…,HT(x,y)。优选的，所述步骤六具体包括：步骤6.1将步骤五得到的待融合的高频图像H1(x,y),H2(x,y),…,HT(x,y)采用权重相加，对高频图像进行重构，获得高频图像HH(x,y)；步骤6.2将重构后的高频图像与步骤4.2得到的低频图像LL(x,y)进行相加，得到融合图像；步骤6.3将步骤6.2获得的融合图像进行直方图拉伸得到最终的融合图像F(x,y)。本专利技术具有如下的优点和有益效果：本专利技术结合了红外强度图像目标特征显著、信噪比高与红外偏振图像识别目标纹理等细节特征、增强目标与背景对比度的优点，使图像观感更符合人眼视觉。提升了对目标的识别和探测能力，有利于对目标进行跟踪探测。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的方法流程图。图2为本专利技术的红外光强图像。图3为本专利技术的红外偏振图像。图4为本专利技术得到的红外光强与红外偏振融合图像。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1所示，本实施例提出了一种一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，该方法包括：步骤一、读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据进行处理得到不同偏振方向的像元数据，并对该像元数据进行预处理；步骤二、对进行预处理后的像元数据进行计算得到偏振参数；步骤三、对得到的偏振参数进行高低频分解，得到低频图像和高频细节图像；步骤四、基于步骤二得到的偏振参数，以及步骤三得到的低频图像，获得待融合的低频图像；步骤五、基于步骤三得到的高频细节图像，获得待融合的高频图像；步骤六、将步骤四获得的待融合的低频图像，与步骤五获得的待融合的高频图像进行逆向重构，获得融合图像。

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，该方法包括：步骤一、读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据进行处理得到不同偏振方向的像元数据，并对该像元数据进行预处理；步骤二、对进行预处理后的像元数据进行计算得到偏振参数；步骤三、对得到的偏振参数进行高低频分解，得到低频图像和高频细节图像；步骤四、基于步骤二得到的偏振参数，以及步骤三得到的低频图像，获得待融合的低频图像；步骤五、基于步骤三得到的高频细节图像，获得待融合的高频图像；步骤六、将步骤四获得的待融合的低频图像，与步骤五获得的待融合的高频图像进行逆向重构，获得融合图像。2.根据权利要求1所述的一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：步骤1.1读取非制冷红外分焦平面阵列的原始数据；步骤1.2将读取的原始数据按照焦平面像元刻蚀的不同偏振方向的光栅进行分割，得到0°，45°，90°，135°不同偏振方向的光强数据I0，I45，I90，I135；步骤1.3对不同偏振方向的光强数据I0，I45，I90，I135进行预处理。3.根据权利要求2所述的一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，所述步骤1.3中预处理包括图像校准、去坏点和滤波。4.根据权利要求2所述的一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：步骤2.1对步骤一种预处理后的像元数据进行偏振矢量计算，获得红外光强图像I1(x,y)；步骤2.2通过步骤2.1计算出的偏振矢量计算偏振度，得到红外偏振图像I2(x,y)。5.根据权利要求4所述的一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，所述步骤2.1中具体采用Stokes矢量计算公式进行偏振矢量计算得到Stokes矢量I(x,y)，Q(x,y)，U(x,y)，V(x,y)，其中，I(x,y)表示光强信息，Q(x,y)和U(x,y)分别表示线偏振的方向和强度信息，V(x，y)表示圆偏振分量；将矢量I(x，y)光强信息作为红外光强图像I1(x，y)；所述步骤2.2中，基于步骤2.1中得到的Stokes矢量I(x，y)，Q(x，y)，U(x，y)，计算得到偏振度P；将偏振度P作为红外偏振图像I2(x，y)。6.根据权利要求4或5所述的一种非制冷红外分焦平面阵列的红外偏振图像融合方法，其特征在于，所述步骤三具体使用基于导引滤波和高斯滤波的多尺度分解方法分别将红外强度图像和红外偏振图像分解为高频细节图像与低频图像，其中，改变多尺度分...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙隆成，廖邦繁，李京辉，卢云龙，吕坚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51