【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，尤其涉及一种提升人眼舒适度的热红外图像处理方法。
技术介绍
1、红外图像是一种重要的多光谱感知数据，在夜晚、浓烟、浓雾等复杂场景下具备传统可见光图像所不具备的观测能力。然而，由于传感器和人眼视觉的特性，红外图像在实际应用中通常需要经过人眼舒适度提升处理，才能获得更好的视觉效果。目前，常用的人眼舒适度提升方法主要是传统的空域算法，忽略了图像时域连续性所包含的时域特征。与此同时，随着无监督学习算法的提升，使用无监督方法的算法调优技术正在逐渐展现出其在效果上的优势，但在图像处理算法领域，相关算法调优技术的研究并不多。
2、目前主流的红外图像人眼舒适度提升算法有图像截断拉伸、直方图均衡化以及亮度伽马变换等。
3、图像截断拉伸通过确定图像中亮度的高低阈值，对范围内的像素值进行拉伸，提升图像的视觉效果。这种方法能够排除图像中异常像素值的干扰，具有一定鲁棒性，但对于对比度较低的图像，这样的拉伸方式会放大图像中的噪声，影响图像观感。同时，这种方法没有考虑图像亮度分布的时域特性，场景切换时图像亮度变化较为突兀。
4、直方图均衡化是一种常用的图像增强技术，它通过将图像的直方图分布转换为均匀分布来提升对比度。这种方法可以显著增强图像整体的对比度，但对于一些亮度分布差异大的图像，局部较亮或较暗的区域对比度难以得到明显提升。同时，这种方法可能会导致图像整体对比度过度增强，放大图像中的噪声。
5、亮度伽马变换法是一种利用伽马映射曲线对图像进行亮度调整的方法。这样的映射方式能够提升较暗区
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术提供一种提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，利用该方法对热红外图像进行处理，可显著提高人眼舒适度。
2、本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，该方法包括以下步骤：
4、1)原始图像滤波：对原始图像进行滤波，以减少原始图像的噪声；所述滤波包括时域滤波和空域滤波；所述时域滤波具体方法为：对于输入的单幅红外图像，根据上一帧图像对当前帧图像进行时域滤波，以去除图像中的部分时域噪声；所述空域滤波用于对所述时域滤波后的红外图像中的竖条纹和点状噪声进行去除；
5、2)对比度/亮度调整：首先，对所述原始图像滤波后的图像在空域上进行线性映射，从而将14位的原始图像转换为8位的灰度图；然后对灰度图进行限制对比度的自适应直方图均衡，从而增强图像的对比度；最后，使用s曲线进一步调整图像的亮度和对比度；该步骤可实现两方面功能，其一，在空域上，对热红外图像画面整体的对比度/亮度进行自适应的线性映射，以提升画面整体质量；其二，在时域上，控制原始图像的线性映射范围，减轻场景变化造成的画面亮度突变，提升图像观感；
6、3)细节增强：对所述对比度/亮度调整后图像的每个像素点进行邻域均值滤波，得到图像的低频部分，从原图像中减去提取的低频部分生成图像的高频细节，将高频细节缩放后叠加至原图像进行图像增强，从而提升细节部分的视觉效果；
7、4)伪彩色色板映射：对细节增强后的图像施加伪彩色色板，提升图像的观看舒适度；所述伪彩色色板的获取方法为：在0-255区间均匀选取若干像素值，手动调节其映射后的像素值，使用这些点进行三次样条插值生成伪彩色色板的映射曲线，根据伪彩色色板的映射效果手动调节映射后的像素值，设计得到伪彩色色板。
8、上述技术方案中，进一步地，所述步骤1)具体包括如下步骤：
9、(1)时域滤波：根据上一帧图像对当前帧图像进行时域滤波，以去除图像中的部分时域噪声，该过程可表示为
10、itfilt(t)＝(1-w(t))☉iraw(t)+w(t)☉iraw(t-1),#(1)
11、其中，w(t)表示t时刻权重矩阵，itfilt(t)表示t时刻时域滤波后的图像，iraw(t)和iraw(t-1)分别为当前帧原始图像和相邻的上一帧原始图像，⊙为矩阵的hadamard乘积；
12、权重矩阵w(t)的计算过程可表示为
13、w(t)＝α*exp(-|iraw(t)-iraw(t-1)|/h),#(2)
14、其中，α和h为参数。通过调整参数α和h的值，能够控制当前帧和上一帧图像像素值在加权求和中各自的权重。相邻帧差异越大，给到前一帧图像的权重越小，由此在引入前一帧图像以消除噪声的同时，尽可能多的保留当前帧的信息。
15、(2)空域滤波：包括去竖条纹和非局部均值滤波，用于减少空域噪声；
16、a.去竖条纹；由于红外探测器每个探测元对红外辐射的响应率不同，采集得到的原始图像存在比较明显的竖条纹，因此，需要对时域滤波后的原始图像进行去竖条纹操作。所述去竖条纹的具体步骤为：
17、首先，对图像进行水平窗口的高斯滤波，其计算过程可以表示为
18、
19、其中，kernel表示高斯滤波使用的高斯核，r为高斯核的半径，itfilt(x+r,y)表示图像itfilt中坐标点(x+r,y)的像素值，igfilt(x,y)表示水平窗口高斯滤波后图像igfilt中坐标点(x,y)的像素值。
20、接下来，计算高斯滤波前后图像每个像素点的像素差值，如果差值小于设定的阈值，则判定该像素点的像素值与水平方向邻域相似，存在竖条纹现象，设置竖条纹补偿值为像素差值；若差值大于设定的阈值，则该像素点不存在竖条纹现象，设置竖条纹补偿值为0；该过程可以表示为
21、
22、其中，cp(x,y)表示坐标点(x,y)的竖条纹补偿值，th为设定阈值；
23、最后，使用每一列补偿值的平均值，对像素点进行竖条纹补偿以去除竖条纹，该过程可以表示为
24、
25、其中，icfpn(x,y)表示竖条纹去除后的图像icfpn中坐标点(x,y)的像素值，sgn表示符号函数，h为图像高度；该步骤能够对竖条纹严重的图像列进行像素值的修正，达到去竖条纹的效果。
26、b.非局部均值滤波；对竖条纹去除后的图像进行非局部均值滤波，其可以表示为
27、
28、其中，inlm(x,y)表示非局部均值滤波后的图像inlm中坐标点(x,y)的像素值；k1为邻域半径，w(x,y,x+i,y+j)表示邻域内像素点(x+i,y+j)对中心点(x,y)的权重，其计算过程可以表示为
29、
30、其中k2为查找窗半径，kernel表示用于施加空间位置权重的空间核，距离中心点越近的像素点权重越大，具体的取值需要在优化过程中调整；和分别表示以(x,y)和(u,v)为中心，半径为k2的子图。除了空间位置的影响外，与中心点像素值越接近的像素点权重越大，这样的设计能够有效抑制噪声对像素值的干扰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤3)中，所述从原图像中减去提取的低频部分生成图像的高频细节，表示为
5.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤4)中，所述对细节增强后的图像施加伪彩色色板，具体为：将每个像素点的像素灰度值映射为RGB三通道的颜色值，以提升图像的视觉效果；所述伪彩色色板共10种，包含“白热”、“高光”、“黑热”、“红热”、“铁红”、“彩虹1”、“彩虹2”、“高对比度彩虹”、“熔岩”和“北极”，分别对应十种不同的视觉效果。
6.一种用于执行步骤1-5任一项所述方法的热红外图像人眼舒适度提升系统，其特征在于，包括原始图像滤波模块、对比度/亮度调整模块、细节增强模块和伪彩色
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，使用差分进化算法对系统中所有待优化参数进行更新，具体步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤如下：
2.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤3)中，所述从原图像中减去提取的低频部分生成图像的高频细节，表示为
5.如权利要求1所述的提升人眼舒适度的热红外图像处理方法，其特征在于，步骤4)中，所述对细节增强后的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉敏，俞贝楠，赵亮，
申请(专利权)人：浙江像质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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