[发明专利]一种基于色彩混合的快速红外彩色夜视实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速彩色夜视实现方法，尤其是涉及一种基于色彩混合的快速红外彩色夜视实现方法。

背景技术

彩色夜视技术通过给单色的夜视图像赋予色彩来提高观察者对场景的理解能力，是夜视技术的发展方向。夜视技术主要分为微光夜视和红外夜视两大类。其中，红外夜视是利用红外热像传感器将人眼不可见的热辐射转化为电信号并成像，是进行目标观测的重要手段。红外热像传感器不受光照、雨雾等环境条件的影响，可以全天候工作，在军用和民用领域中都有着广泛应用。

红外热像的彩色化不同于普通黑白影像的彩色化，有其自身特点。首先，由于成像机制不同，红外热像的亮度分布规律与可见光图像极为不同：在可见光图像中较暗的物体在红外热像中可能具有较高的亮度，并且红外热像的内容常常具有较大的明暗反差。其次，红外热像纹理信息匮乏、边界模糊、图像特征不明显。因此，适用于普通黑白影像彩色化或微光夜视彩色化的方法并不适用于红外热像的彩色化。

目前，适用于红外热像的彩色化方法主要分为两类。一类方法需要使用包含微光信息和红外信息的多波段图像，基于不同波段间的信息差来渲染图像，因而不能单独对红外热像使用。另一类方法基于机器学习技术，适用于单波段的红外热像。这类方法通过预先对大量人工渲染的红外热像进行统计学习来得到一个可以根据图像特征估计出色彩的模型，然后利用模型自动渲染新的红外热像。此类方法的一个显著缺点就是计算量非常大，无法适应红外视频的实时处理要求。另外，此类方法没有考虑视频中前后帧的相关性，渲染出来的视频序列缺乏色彩的一致性，同一物体在前后帧中的色彩常常会出现可见差异。

因此，针对红外热像视频，开发一种适用于实时处理的彩色夜视实现方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于色彩混合的快速红外彩色夜视实现方法，能对红外热像进行实时彩色化，为单色的红外热像赋予与人眼在白天看到的景物一样的自然色彩。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于色彩混合的快速红外彩色夜视实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将给定参考点的色彩进行加权混合为关键帧上色；

步骤2、将自适应参考点的色彩进行平均混合为后续帧上色。

所述的步骤1、将给定参考点的色彩进行加权混合为关键帧上色具体为：

步骤1.1、读取视频的第一帧作为关键帧，其中第一帧包含给定参考点；

步骤1.2、将关键帧从RGB色彩空间(图像默认存储格式)变换到LUV色彩空间，其中L为亮度通道，U、V为色彩通道，使用LUV色彩空间可以只改变色彩通道的值而不影响图像原来的亮度值；

步骤1.3、计算出关键帧上每个目标像素到所有给定参考点的固有距离；

步骤1.4、计算出关键帧上每个目标像素的色彩值；

步骤1.5、将关键帧从LUV色彩空间变换回RGB色彩空间；

步骤1.6、输出已上色的关键帧。

所述的步骤1.1中给定参考点为指作为输入给出、在所属帧中的行列坐标及色彩值都已知的像素点；

所述的关键帧为需要根据给定参考点进行渲染的帧，给定参考点通过人工方式标记或由自动化方式标记。

所述的人工方式标记为操作者预先在图像上以个别彩色点或彩色短线条的方式标记出各类景物的色彩值，所述的自动化方式标记为使用算法预先自动化地识别出图像中景物的类别并对其进行色彩值标记。

所述的步骤1.3中的固有距离为连接图中的最短路径距离，采用Dijkstra算法计算。

所述的连接图为一种由节点和边组成的图，通过以下方法将一幅灰度图像转化为一个连接图：将灰度图像中的每个像素用一个节点表示，并且每个节点与上下左右四个节点用边相连，其中边的长度定义为两个节点的绝对亮度差，绝对亮度差是指像素之间亮度差的绝对值。

所述的步骤1.4中的色彩值(U通道、V通道)由按照固有距离对所有给定参考点的色彩值进行加权平均而得到，其中，权值为固有距离的一种衰减函数。即，每个目标像素的色彩都由全部给定参考点的色彩按权值混合而成：与该目标像素固有距离较小的给定参考点的色彩所占比重较大，与该目标像素固有距离较大的给定参考点的色彩所占比重较小。

所述的步骤2、将自适应参考点的色彩进行平均混合为后续帧上色具体步骤如下：

步骤2.1、读取下一帧作为当前帧；

步骤2.2、将当前帧从RGB色彩空间变换到LUV色彩空间；