基于TMS320C6678的高动态范围红外图像细节增强算法改进与实现

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678 DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。     

高动态范围红外图像的显示与细节增强

针对高动态范围的红外图像动态范围压缩和细节增强问题,文中采用基于基层-细节分层处理融合的增强框架,提出基于拉普拉斯滤波器的基层处理方法,将高动态红外图像的动态范围压缩到可显示的低动态范围图像,同时保留图像局部对比度。针对图像中的细节分量,提出对原始输入高动态范围红外图像提取梯度信息并做非线性增强,然后将低动态范围图像与增强的梯度信息通过优化融合重建,得到细节增强的红外图像。实验结果表明,新算法有效地提高了红外图像的整体对比度,保留图像的细节信息,有较佳的图像视觉表现。     

基于引导滤波的自适应红外图像增强改进算法

在红外图像处理中,细节增强和噪声抑制尤为重要,重点在于将高动态范围的红外图像压缩至低动态范围的同时保留细节信息、抑制图像噪声。以引导滤波的自适应红外图像增强算法为基础,提出一种基于引导滤波的自适应红外图像增强改进算法。通过引导滤波平滑初始输入图像,将初始输入图像与平滑后的图像做差获得包含大动态温度信息的基础层图像和小动态温度信息的细节层图像,分别对基础层图像、细节层图像进行压缩处理和噪声抑制;以不同的融合比例将处理后的基础层图像、细节层图像进行融合获得输出图像。为了减少算法运算时间、突出图像细节信息的同时减小细节层噪声对输出图像的影响且达到自适应场景的效果,利用可用于筛选有效灰度值的自适应门限参数和直方图分布信息设计出一维压缩数组对图像进行压缩,并将图像融合中的定值比例系数更改为自适应融合比例系数。通过直方图分布信息中的最大值、最小值确定自适应门限参数,同时利用直方图分布信息设计出一维压缩数组对图像进行压缩;获取直方图中有效灰度值个数,通过有效灰度值个数与总灰度值个数之间的比值对图像的场景信息进行判断,根据不同的场景信息确定基础层图像与细节层图像的自适应融合比例系数,实现图像融合。实验结果分别与直方图均衡算法、基于引导滤波的高动态红外图像增强算法、基于引导滤波的自适应红外图像增强算法进行比较,选用四种不同的场景从主观、客观两种层面进行分析。对比结果从主观分析得出该算法处理后的图像可突出细节轮廓信息、减少细节层噪声对融合后输出图像的影响。从客观评价得出该算法在四种场景下的平均计算时间为0.753 5 s,低于对比算法计算时间;并且使基础层图像和细节层图像的融合比例系数达到自适应场景的效果。     

一种基于频域的红外图像去底纹动态压缩算法

红外传感器的前端采用高精度的A/D采样芯片具有14位的高动态范围,而显示设备一般支持256个灰度等级,只有8bit的数据带宽。为保留图像的高动态范围并同时保留重要的低对比度的细节,提出了一种新的基于直方图的红外图像动态压缩算法。通过频域分离完成低对比度细节保留和增强,以及通过时域动态范围拉伸实现背景和目标细节分离的策略,很好地解决了保留较强的细节对比度和大幅度动态范围缩减的矛盾需求。实验结果表明,相较于传统直方图方法,基于新算法的红外图像获得了具有良好细节表现能力的全局性映射压缩,较好地抑制了图像中的底纹,消除了图像的不均匀性。     

一种基于频域的红外图像去底纹动态压缩算法

红外传感器的前端采用高精度的A/D采样芯片具有14位的高动态范围,而显示设备一般支持256个灰度等级,只有8bit的数据带宽。为保留图像的高动态范围并同时保留重要的低对比度的细节,提出了一种新的基于直方图的红外图像动态压缩算法。通过频域分离完成低对比度细节保留和增强,以及通过时域动态范围拉伸实现背景和目标细节分离的策略,很好地解决了保留较强的细节对比度和大幅度动态范围缩减的矛盾需求。实验结果表明,相较于传统直方图方法,基于新算法的红外图像获得了具有良好细节表现能力的全局性映射压缩,较好地抑制了图像中的底纹,消除了图像的不均匀性。     

基于DDE技术分析的红外图像细节增强算法

在光电设备中,高位宽红外探测器由于具有高灵敏度、低噪声的特点而得到广泛应用。而通常的显示设备或快速处理只要求8位数据宽度,所以需要将高位宽的图像数据压缩至8位位宽。但是如果压缩方法处理不当,可能会造成原有信息丢失,在显示图像中表现为图像细节的损失。通过对FLIR公司数字图像细节增强（DDE）技术的分析,比较了DDE技术与以往常用红外图像动态范围压缩算法的区别,总结并提出了符合DDE思想的红外图像动态范围压缩细节增强算法,该算法在全面增强图像细节的同时能够抑制图像背景中的杂波,增强弱小目标,既满足图像显示的视觉效果,又有利于在图像上进行目标提取。     

基于二次引导滤波的红外图像增强算法及其FPGA实现

针对红外图像细节模糊、对比度低等问题，提出了一种基于二次引导滤波的红外图像增强算法。首先，将原始红外图像作为引导图像，使用引导滤波提取出红外图像的细节信息；其次，将得到的细节信息再进行一次引导滤波处理提取出噪声更低的细节信息；最后，将原始红外图像和两部分的细节信息进行加权求和，实现红外图像增强。该算法能够提高红外图像对比度，增强红外图像细节信息。实验结果表明：相比于其他增强算法，本文算法增强之后的红外图像平均对比度提高了123%～246%，平均梯度提升了56%～101%，视觉效果获得明显改善，更能突显细节特征。基于可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)实现该算法时，占用资源低，处理640×512像素分辨率的单帧红外图像所需时间可达10.12 ms，能满足红外探测系统的实时性要求，具有一定的实用价值。     

一种基于图像局部信息的红外图像动态范围压缩算法

红外焦平面探测器输出的信号通常为14bit数字图像,要在常用的显示器上显示必须将14bit的图像压缩到8bit,压缩算法直接影响到了图像的细节和对比度。提出了一种基于图像局部信息的红外图像动态范围压缩算法,通过高斯滤波器将原始红外图像分解为基图像和细节图像,并统计原始图像每个像素的局部方差,然后根据每个像素的局部方差计算细节图像的自动增益函数,最后,将基图像进行平台直方图均衡化后与细节图像合成得到压缩后的图像。通过对多种场景的红外图像进行仿真验证,表明该算法能较好地增强图像的细节。     

基于改进型平台直方图的红外均衡化算法

针对红外图像特别是红外弱小目标图像的特点,提出了一种基于改进型平台的直方图均衡算法。在设置统计上限平台阈值的基础上,设置了累计直方图上限阈值,并用修改的映射函数算法对图像进行均衡化处理。算法中的上限统计平台阈值对噪声进行了适当抑制,累计平台阈值自适应控制映射动态范围,从而克服了平台直方图均衡化对动态范围较窄的红外图像过分拉仲的缺点。相对平台直方图的均衡算法,该方法能够对多种复杂场景增强图像整体效果,在抑制噪声的同时较好地保持了图像细节。     

气体泄漏红外图像动态压缩及增强方法

气体泄漏红外成像探测具有高效率、远距离等显著优势。为了进一步增强观察人员对气体泄漏红外图像的细节感知,等效提高系统探测极限,提出一种基于双边滤波的气体泄漏红外图像动态压缩及增强方法,以气体泄漏红外图像特点为依据,对双边滤波和压缩合并过程进行控制,实现了气体泄漏红外图像细节的有效增强。实验表明,在实现从高位宽原始数据到低位宽输出显示数据压缩的同时,气体泄漏痕迹信息得到显著增强,且整幅图像具有较好的对比度,"光晕"现象得到有效抑制。     

MPPC low-level-light imaging enhancement algorithm based on sub-window box filtering北大核心CSCD

针对多像素光子计数器(MPPC)进行微光成像时,图像受光照不足和噪声影响出现的图像亮度低、对比度差、边缘模糊等问题,提出一种基于子窗口盒式滤波的自适应微光图像处理算法。为了减少算法运行时间的同时突出图像的边缘细节信息,利用子窗口盒式滤波器对图像进行分层得到基础层和细节层;对基础层图像采用自适应阈值直方图均衡化拉伸对比度,细节层图像采用自适应增益控制方式进行增强;根据基础层图像中有效灰度值个数占总灰度的比值自适应确定融合系数,将基础层图像与细节层图像融合得到增强后图像。通过微光实验平台设置3组不同照度的微光环境进行实验仿真,验证了本文算法在保持边缘信息和增强细节方面获得了更好的效果。实验结果表明本文算法在标准差、信息熵、平均梯度等客观评价方面优于改进前算法,提升了微光图像的成像效果。     

基于偏振分束成像的旋光角度场测量技术

 为了精确地测量旋光效应中偏振光的旋光角度及其分布,提出了基于偏振分束成像的旋光角度场测量新方法。分析和推理论证了旋光角度场测量理论基础,设计构建了光电检测验证系统,即根据偏振光分束原理,借助于高清晰度CCD采集图像,由计算机对图像进行中值滤波和基于奇异值的匹配处理,再采用“差除和”信号处理以消除光源波动的影响,得到检测结果。实验结果表明,与传统的测量方法相比,该方法不受光源波动的影响,能精确、快速地检测旋光角度二维分布场,并具有很好的线性,数据的均方差仅为传统测量方法的40%。     

成像式SPR传感测量中的图像处理方法

介绍了表面等离子体谐振(Surface Plasmon resonance,简称SPR)传感的基本原理,利用衰减全反射方法搭建了一种成像式SPR装置,进行了溶液浓度的测量,通过引入Gabor滤波方法,对采集到的图像进行方向性滤波预处理,显著地抑制了相干噪声,提高了检测稳定性和分辨率。通过重心法计算谐振角,得到装置浓度灵敏度为。     

超微弱光子图像的相关检测及计算机模拟

在超微弱发光的研究中（例如生物发光）,由于发光强度极弱,由像增强器得到的光子图像由于样本（光子）数量太少和受系统暗噪声的影响使其信噪比极低,提出了一种基于统计学的光子图像相关积分方法和基于相关处理的光子图像处理方法,用累积光子来提高图像信噪比并得到相应灰度图像并对该方法进行了计算机模拟,同时展示了光子图像和传统灰度图像的信噪比关系,是进行微弱生物发光信号检测的有效方法。     

An evaluation method based on absolute difference to validate the performance of SBNUC algorithms

Scene-based non-uniformity correction (SBNUC) algorithms are an important part of infrared image processing; however, SBNUC algorithms usually cause two defects: (1) ghosting artifacts and (2) over-correction. In this paper, we use the absolute difference based on guided image filter (AD-GF) method to validate the performance of SBNUC algorithms. We obtain a self-separation source using the improved guided image filter to process the input image, and use the self-separation source to obtain the space-high-frequency parts of the input image and the corrected image. Finally, we use the absolute difference between the two space-high-frequency parts as the evaluation result. Based on experimental results, the AD-GF method has better robustness and can validate the performance of SBNUC algorithms even if ghosting artifacts or over-correction occur. Also the AD-GF method can measure how SBNUC algorithms perform in the time domain, it’s an effective evaluation method for SBNUC algorithm.     

基于有限脉冲响应滤波器的数字全息零级像消除

针对数字全息中零级像的存在影响数字再现像的质量,分析数字全息图的记录、再现原理及频谱特性,提出了一种利用有限脉冲响应滤波器消除全息图数字再现中零级像的方法.该方法只需记录一幅数字全息图,不需要相移器材或其他辅助设备,直接利用数字图像处理对数字全息图在空域进行预处理,消除全息再现时的零级像干扰.对比了数字模拟和实验拍摄到的全息图在应用有限脉冲响应滤波器消除零级像前后的再现结果,表明该方法可消除零级衍射像,改善重建像质量,并且算法简单.     

三代微光像增强器分辨力自动测量系统

传统的像增强器分辨力测量通常采用目视观察法,但目视法受人的主观因素影响,测量准确度不高。为改善目视观察法带来的弊端,设计了三代微光像增强器分辨力自动测量系统。系统中选用了科学级制冷型CCD与计算机构成观测系统,采集微光像增强器荧光屏上的分辨力靶图像通过计算机进行图像处理和软件分析计算,得出三代微光像增强器分辨力,并与人眼观测结果进行比较。     

一种八谱段滤光片成像系统设计

针对多光谱滤光片阵列成像采样率低,原始(Raw)数据稀疏所导致的重建图像模糊,高频信息丢失等问题,提出了一种新八谱段滤光片阵列分布方案,利用基于邻域梯度延伸方法对光谱Raw图像进行重建.首先基于二叉树生成法,在重复排列的4×4阵列中设计了一种等空间概率比的八谱段滤光片分布方案;然后针对传感器直接获取的稀疏Raw图像,计算各谱段采样点的梯度信息,在保持图像结构特征和纹理信息的基础上,利用邻域采样点的像素值和梯度值对未采样点进行重建,从而获得完整的光谱图像信息;最后,基于已重建的八谱段光谱图像,采用伪逆矩阵法重构各像素位置的31波段光谱值.结果表明,相对于主流图像重建方法,本文算法提高了重建八谱段光谱图像的峰值信噪比、复合峰值信噪比,降低了光谱均方差,更好地保留了图像的纹理和边缘,有效降低了多光谱滤光片阵列成像中的颜色伪影和图像模糊等现象.     

Polarization difference image analysis with LC filter

Image analysis using polarizing methods allows removing the polarized light component from recorded images. This is known as polarization difference imaging (PDI). The use of liquid crystals (LC) in PDI was proposed in 2002. Modified LC unit with a properly oriented LC layer was proposed by the authors. The main parameters which characterize an imaging system, employing a circular LC filter, were determined and presented in previous papers. In this work, the basics of the circular LC filter construction and theory are presented. Two application configurations of PDI imaging systems are shown. Experimental results of image processing based on object’s polarization properties are discussed.     

全息滤波光学图像相减

基于傅里叶光学二次滤波技术,本文提出了一种新的光学图像相减方法,即全息滤波光学图像相减法,该方法需用图像的逆转和匹配两种滤波器和一个8f光学系统,实验表明,作为一种新的图像相减方法,避免了以往实时法对光程的精细控制,因而降低了对辅助设备和环境的要求.