红外图像预处理算法研究及硬件实现

论文摘要

伴随着红外成像技术的发展,红外成像系统的性能日益提升,制造成本日益降低。红外成像技术已从军事领域扩展到了更广阔的民用领域,由过去的战术地位发展到当今的战略地位。但是,红外图像存在非均匀性、噪声多样、对比度低、视觉效果模糊等问题。针对红外图像存在的不足,本论文主要研究红外图像的预处理,并讨论不同算法的硬件实现方式。具体研究内容及成果如下：(1)针对图像非均匀性的来源及表现形式,提出了针对温度漂移的高通滤波非均匀性校正法。此算法的所有校正均是在图像输出的过程中完成,可以保持图像的正常连贯输出。(2)针对如何有效地抑制噪声,设计了帧间滤波算法和中值平均滤波算法。利用图像的空间信息,对噪声有较好的抑制作用,并且计算量较小。(3)针对红外图像的对比度低,提出了边缘自适应锐化技术和局部参数锐化技术。通过对图像弱边缘的重点增强、对图像强边缘的适当增强和对噪声抑制的方法,提高了图像的对比度,增强了图像边缘细节的分辨力。(4)针对红外焦平面阵列信号处理中信号源的大动态范围与显示输出的小动态范围之间的矛盾,提出了红外图像自适应直方图均衡技术。解决了动态范围对红外焦平面阵列系统性能的限制,提高了图像质量。在此基础上,通过大量的外景实验验证了本论文提出的一系列算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 红外成像技术的发展趋势
• 1.2 红外图像特征分析
• 1.3 论文结构
• 2 非均匀性校正算法研究
• 2.1 非均匀性产生的机理
• 2.2 非均匀性校正方法
• 2.2.1 二点校正法
• 2.2.2 针对温度漂移的高通滤波非均匀性校正算法
• 2.2.2.1 探测器温度漂移分析
• 2.2.2.2 针对温度漂移的高通滤波非均匀性校正算法的实现
• 2.2.2.3 高通滤波非均匀性校正算法的处理结果
• 2.2.3 小结
• 3 去噪算法研究
• 3.1 红外图像噪声分析
• 3.2 时间域去噪算法
• 3.2.1 简单帧间滤波算法
• 3.2.2 时域IIR滤波器
• 3.2.3 改进的自适应动态帧间滤波算法
• 3.2.4 帧间滤波算法的处理结果
• 3.3 空间域去噪算法
• 3.3.1 基于空间域的中值平均滤波算法的实现
• 3.3.2 中值平均滤波算法的处理结果
• 4 锐化处理
• 4.1 图像锐化的原理
• 4.2 边缘自适应锐化技术
• 4.2.1 边缘自适应锐化技术的原理
• 4.2.2 边缘自适应锐化技术的实现
• 4.2.3 边缘自适应锐化技术的处理结果
• 4.3 局部参数锐化技术
• 4.3.1 局部参数锐化技术的原理
• 4.3.2 局部参数锐化技术的实现
• 4.3.3 局部参数锐化技术的处理结果
• 5 直方图增强
• 5.1 引言
• 5.2 红外图像自适应直方图均衡技术
• 5.2.1 红外图像自适应直方图均衡技术的实现
• 5.2.2 红外图像自适应直方图均衡技术的处理结果
• 5.3 小结
• 6 硬件实现
• 6.1 系统组成
• 6.2 算法实现
• 6.2.1 非均匀性校正算法的实现
• 6.2.2 噪声抑制算法实现
• 6.2.3 图像边缘锐化算法的实现
• 6.2.4 自适应直方图均衡技术算法的实现
• 6.2.5 图像处理算法综合实现
• 7 总结与展望
• 致谢
• 参考文献