一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，具体过程为：步骤S1：针对地基望远镜拍摄的红外图像，利用盲元灰度值在图像序列中基本不变，且异于正常像元的特点，检测出图像中的盲元；步骤S2：使用盲元的八邻域均值替换盲元灰度值；步骤S3：对去盲元的图像序列求序列最大值图像，利用在序列最大值图像中闪元灰度值较之邻域像元存在跳变，并且在序列最大值图像中闪元的灰度值应该是其九邻域最大值的特点，检测出序列图像中闪元的位置；步骤S4：对于检测出的闪元，统计其在K帧图像序列中表现为正常像元时的灰度值，并用它们的均值替换该闪元在图像序列中表现为坏元时的灰度值。本发明专利技术可以在检测盲闪元的同时避免对目标信号的抑制。信号的抑制。信号的抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法


[0001]本专利技术属于地基天文观测与空间探测领域，具体涉及一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法。

技术介绍

[0002]盲元分为过热像元和死像元，过热像元是指像元噪声电压大于平均噪声电压10倍的像元([1]刘振龙.红外图像非均匀性校正和增强技术研究[D].哈尔滨工程大学,2013.)，死像元是指输出响应率低于平均输出响应率的1/10的像元([2]赵振男,宋鸿飞,任宏凯.一种改进的基于场景的非均匀性校正方法[J].长春理工大学学报(自然科学版),2020,43(02):53
‑
57.)，它们在图像中表现为亮点或暗点，易被误检为目标。闪元在图像序列中并不始终表现为坏元([3]刘高睿,孙胜利,林长青,吕凭乐.红外线列探测器闪元噪声分析与抑制方法[J].红外与毫米波学报,2018,37(04):421
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426+432.)。当它表现为坏元时，在图像中表现为亮点；而当它表现为正常像元时，它又与其他正常像元一样。因此，闪元在图像中表现为不断闪烁的点，也易被误检为目标。
[0003]盲闪元产生的原因是：由于生产工艺和材料的缺陷，红外探测器会随机产生一些盲元和闪元。红外探测器中表现为盲元和闪元的像元由于完全失效或严重失效，导致其对红外辐射的响应明显偏离正常值。
[0004]时域平均野值提取盲元检测算法(TMOE)虽然能够实现盲元的检测，但TMOE算法会将目标误检为盲元。因此，在进行盲元补偿后，目标会被抑制，增大了弱小目标的检测难度。r/>[0005]传统的闪元补偿算法包括邻域中值补偿和邻域均值补偿，在通常情况下，这两种算法都能很好地补偿闪元。但这两种方法都忽略了闪元在表现为正常像元时，其可能携带的有用信息。因此，当目标所在像元表现为闪元时，这两种闪元补偿算法都会抑制目标，导致目标检测难度增大。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了克服现有方案的不足，提供一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，用于在检测和补偿盲闪元的同时避免对弱小目标的检测产生影响。该方法克服了TMOE算法会将目标误检为盲元的缺陷，充分利用了盲闪元区别于弱小目标的特性，在检测和补偿盲闪元的同时，保证了弱小目标不被误检，不被抑制。
[0007]本专利技术的技术解决方案：一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，其实现步骤包括：
[0008]步骤S1：针对地基望远镜拍摄的红外图像，利用盲元灰度值在图像序列中基本不变，且异于正常像元的特点，检测出图像中的盲元；
[0009]步骤S2：使用盲元的八邻域均值替换盲元灰度值；
[0010]步骤S3：对去盲元的图像序列求序列最大值图像，利用在序列最大值图像中闪元灰度值较之邻域像元存在跳变，并且在序列最大值图像中闪元的灰度值应该是其九邻域最
大值的特点，检测出序列图像中闪元的位置；
[0011]步骤S4：对于检测出的闪元，统计其在K帧图像序列中表现为正常像元时的灰度值，并用它们的均值替换该闪元在图像序列中表现为坏元时的灰度值。
[0012]本专利技术的原理是：序列图像中盲元灰度值基本不变，闪元灰度值存在跳变，且盲闪元在空域中与邻域像元存在明显差异。本专利技术的基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，充分利用盲元灰度值在图像序列中基本不变，且异于正常像元，闪元灰度值较之邻域像元存在跳变的特点，大大降低了弱小目标检测的虚警率，提高了弱小目标检测的检测率。
[0013]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0014](1)本专利技术基于时空特性的盲闪元检测和补偿算法克服了传统盲元检测算法会将目标误检为盲元的缺陷，提高了目标检测的检测概率。
[0015](2)本专利技术当目标所在像元表现为闪元时，基于时空特性的盲闪元检测和补偿算法可以保留该像元表现为正常像元时的信息，克服了传统闪元补偿算法会抑制目标的缺陷。
[0016](3)本专利技术红外目标图像处理采用基于时空特性的盲闪元检测和补偿算法，可以准确高效地检测和补偿红外图像中的盲闪元，在保证目标检测效果的同时，降低弱小目标检测的虚警率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法的流程图；
[0018]图2a为本专利技术的包含盲闪元的原始图像示意图；
[0019]图2b为本专利技术的原始图像三维图；
[0020]图3为本专利技术的盲元检测结果示意图；
[0021]图4a为本专利技术的盲元补偿结果示意图；
[0022]图4b为本专利技术的盲元补偿结果三维图；
[0023]图5a为本专利技术的序列最大值图像示意图；
[0024]图5b为本专利技术的序列最大值图像三维图；
[0025]图6为本专利技术的闪元检测结果示意图；
[0026]图7a为本专利技术的闪元补偿结果示意图；
[0027]图7b为本专利技术的闪元补偿结果三维图；
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0029]如图1所示，本专利技术一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，适用于地基望远镜拍摄目标时，降低红外探测器盲闪元对弱小目标检测的影响。具体的，基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法步骤包括：
[0030]步骤S1：针对地基望远镜拍摄的红外图像，利用盲元灰度值在图像序列中基本不变，且异于正常像元的特点，检测出图像中的盲元；
[0031]步骤S2：使用盲元的八邻域均值替换盲元灰度值；
[0032]步骤S3：对去盲元的图像序列求序列最大值图像，利用在序列最大值图像中闪元灰度值较之邻域像元存在跳变，并且在序列最大值图像中闪元的灰度值应该是其九邻域最大值的特点，检测出序列图像中闪元的位置。
[0033]步骤S4：对于检测出的闪元，统计其在K帧图像序列中表现为正常像元时的灰度值，并用它们的均值替换该闪元在图像序列中表现为坏元时的灰度值。
[0034]本专利技术方法的流程如图1所示。具体的，本专利技术的盲元检测和补偿算法包括以下步骤：
[0035]1.原始红外图像如图2a所示，取K帧连续红外图像，进行时域平均，得到平均图像
[0036][0037]式中，I(i,j,k)，k＝1,2,
…
,K，表示第k帧图像中位于第i行，第j列的像元的灰度值。
[0038]2.对平均图像的边缘进行镜像扩展，在扩展后的图像中以为中心取大小为s
×
s的窗口，计算窗口内像素的灰度中值，记作i1＝i+s，j1＝j+s。
[0039]3.计算像元的灰度时域均值与灰度空域中值之差的绝对值，即野值D(i,j)：
[0040][0041]4.设置合理的阈值Thr，若D(i,j)＞Thr，则进行第5步，反之，则判定像元I(i,j)为正常像元，返回第2步。将Thr设置为：
[0042]Thr＝μ
D
+tσ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，其特征在于，该方法实现步骤包括：步骤S1：针对地基望远镜拍摄的红外图像，利用盲元灰度值在图像序列中基本不变，且异于正常像元的特点，检测出图像中的盲元；步骤S2：使用盲元的八邻域均值替换盲元灰度值；步骤S3：对去盲元的图像序列求序列最大值图像，利用在序列最大值图像中闪元灰度值较之邻域像元存在跳变，并且在序列最大值图像中闪元的灰度值应该是其九邻域最大值的特点，检测出序列图像中闪元的位置；步骤S4：对于检测出的闪元，统计其在K帧图像序列中表现为正常像元时的灰度值，并用它们的均值替换该闪元在图像序列中表现为坏元时的灰度值。2.根据权利要求1所述基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，其特征在于，步骤S1中盲元检测步骤如下：步骤21：取K帧连续红外图像，进行时域平均，得到平均图像步骤21：取K帧连续红外图像，进行时域平均，得到平均图像式中，I(i,j,k)，k＝1,2,
…
,K，表示第k帧图像中位于第i行，第j列的像元的灰度值；步骤22：对平均图像的边缘进行镜像扩展，在扩展后的图像中以为中心取大小为s
×
s的窗口，计算窗口内像素的灰度中值，记作i1＝i+s，j1＝j+s；步骤23：计算像元的灰度时域均值与灰度空域中值之差的绝对值，即野值D(i,j)：步骤24：设置合理的阈值Thr，若D(i,j)＞Thr，则进行步骤25，反之，则判定像元I(i,j)为正常像元，返回步骤22，将Thr设置为：Thr＝μ
D
+tσ
D
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(3)式中，μ
D
表示单帧图像所有像元野值的平均值，σ
D
表示野值的标准差，t为常数；表示野值的标准差，t为常数；式中，M，N分别表示单帧图像的总行数和总列数；步骤25：当某个像元满足步骤24中的阈值判断条件时，统计在K帧图像序列中，该像元的灰度值为其九邻域最大值的总帧数，记为z，设置盲元判决条件如下：。3.根据权利要求1所述基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，其特征在于，步骤S2中盲元补偿步骤如下：
步骤31：在每帧图像中计算盲元的八邻域灰度均值，用该均值替换盲元在该帧图像中的灰度值。4.根据权利要求1所述基于时空特性的盲闪元检测和补偿方法，其特征在于，步骤S3中闪元检测步骤如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨皓，黄金龙，潘年，孔思捷，崔毅，冉天月，梁啸鹏，贾文波，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：