微弱红外目标图像增强技术研究

论文题目: 微弱红外目标图像增强技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理电子学

作者: 王炳健

导师: 刘上乾

关键词: 红外焦平面阵列,非均匀性校正,区域属性分类,图像序列,图像增强,盲元补偿,实时实现

文献来源: 西安电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文分析了红外焦平面阵列热成像系统的工作原理、存在的主要噪声源和红外焦平面阵列热成像系统输出图像的主要特点。在红外焦平面阵列热成像系统中,存在着多种噪声源,其中主要噪声为红外焦平面阵列的固定图案噪声、盲元产生的噪声和随机噪声；另外,由于红外焦平面阵列热成像系统是对场景的温差成像,而背景温度较高,目标与背景的温差相对较小,导致了红外图像具有高背景、低对比度的特点,以致红外图像的信噪比较低。因此,必须对红外图像进行噪声抑制和图像增强处理,它是红外热成像系统中的一个重要的信息处理环节。作者在深入研究各种噪声的产生机理及其特点的基础上,提出了多种抑制噪声和增强信号的算法,以提高图像的信噪比。对于固定图案噪声,本文重点分析了基于神经网络的非均匀性校正算法,并提出了基于区域属性分类的非均匀性校正算法和基于红外图像序列的非均匀性校正算法,这两种算法能够根据场景的变化自适应的更新校正参数,提高了校正参数的收敛速度,改善了校正效果。对于红外焦平面阵列中的盲元,本文提出了一种基于运动分析的盲元补偿算法,通过对目标进行运动估计,利用相邻帧图像之间的相关性,对红外焦平面阵列中的盲元进行补偿,并可使补偿后的图像能够很好地保持目标边缘,从而较好地抑制了红外焦平面阵列中的盲元噪声。对于红外图像中的背景噪声,本文提出了一种新的基于平台直方图的自适应背景抑制红外图像增强算法,通过自适应地选择平台阈值,对红外图像进行平台直方图均衡化,从而有效地抑制背景噪声,增强了目标图像,它克服了一般直方图均衡化算法缺点,同时降低了迭代算法计算平台值的运算量,便于实时实现。另外,本文提出了一种新的基于小波变换的红外图像多分辨率运动估计算法,以减少噪声对运动估计的影响,得到较高精度的运动场；在此基础上,提出了基于运动向量分类的红外图像序列噪声抑制和增强算法,对红外图像序列进行噪声抑制和增强处理,可避免去噪后运动目标图像的模糊性,大大提高了红外图像的信噪比。作者根据红外焦平面阵列器件的信道结构和输出信号特点,以及高帧频工作模式下的IRFPA成像制导战术导弹所面临的目标与背景的特征出发,设计了红外焦平面阵列实时信号处理系统,实现了128x128红外焦平面阵列器件实时信号处理,较好地校正了器件的固定图案噪声、补偿了盲元、增强了红外图像,使红外焦平面阵列的成像效果得到了较大的改善,因而该系统具有信号动态范围大、运算速度快、处理精度高、性能稳定、可靠性高以及系统灵活性和通用性强等优点。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 红外热成像技术的发展及其重要作用

1.2 红外焦平面阵列的成像原理

1.3 军用IRFPA成像系统输出红外图像的特点及基本问题

1.4 红外图像增强算法及其研究动态

1.5 论文的主要研究工作

本章参考文献

第二章 红外焦平面阵列热成像系统的噪声分析

2.1 红外焦平面阵列热成像系统的噪声源

2.2 红外焦平面阵列热成像系统的噪声分析方法——三维噪声模型

2.3 小结

本章参考文献

第三章 基于非均匀性校正的红外图像增强算法

3.1 非均匀性产生机理

3.2 基于参考辐射源的红外焦平面非均匀性校正

3.3 基于场景的红外红外焦平面非均匀性校正

3.4 基于区域属性分类的非均匀性校正算法

3.5 基于红外图像序列的非均匀性校正算法

3.6 小结

本章参考文献

第四章 基于盲元补偿的红外图像增强算法

4.1 引言

4.2 基于运动分析的盲元补偿算法

4.3 运动参数估计

4.4 仿真结果及分析

4.5 小结

本章参考文献

第五章 基于平台直方图的自适应增强算法的研究

5.1 引言

5.2 基于直方图的红外图像增强算法

5.3 自适应平台直方图均衡化增强红外图像

5.4 小结

本章参考文献

第六章 基于图像序列的红外图像增强算法

6.1 引言

6.2 一种基于小波变换的红外含噪图像序列的多分辨率运动估计算法

6.3 基于运动向量分类的红外图像序列噪声抑制算法

6.4 基于运动向量分类的红外图像序列Laplace增强算法的研究

6.5 小结

本章参考文献

第七章 红外焦平面阵列实时图像处理系统的实现

7.1 系统功能和要求

7.2 系统功能框图

7.3 系统性能及特点

7.4 实时处理图像效果

7.5 小结

第八章 总结和展望

致谢

参考文献

第一章 参考文献

第二章 参考文献

第三章 参考文献

第四章 参考文献

第五章 参考文献

第六章 参考文献

攻读博士学位期间的研究成果

一、攻读博士期间发表论文

二、攻读博士期间参与科研情况

发布时间: 2010-08-25

参考文献

• [1].高分辨率红外成像中的图像处理算法研究[D]. 白俊奇.南京理工大学2010
• [2].远红外实时成像样机系统关键技术研究[D]. 杨鹤猛.天津大学2012
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• [4].基于视觉模型的红外图像增强技术研究[D]. 李毅.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)2016

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• [5].红外目标检测与识别理论与技术研究[D]. 张恒.哈尔滨工程大学2008
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