[发明专利]一种非线性响应约束的空中目标高热图像校正方法及系统

说明书

本发明公开了一种非线性响应约束的空中目标高热图像校正方法及系统，属于图像处理技术领域，所述方法包括：获取图像传感器的非线性响应函数，并计算所述非线性响应函数的逆变换函数；根据所述逆变换函数，对待校正图像进行处理，以得到初始图像；对初始图像进行低频滤波处理，以得到第一图像；通过迭代计算，获取局部反差值最大时的第一图像以作为最优图像；对所述最优图像进行高频滤波处理，以得到第二图像；通过迭代计算，获取信噪比最大时的第二图像以作为校正后的图像。本发明对待校正图像进行逆变换处理，同时进行低频滤波和高频滤波，从而消除图像传感器在非线性响应区灵敏度降低所造成的影响，对高热环境具有更好的适应性。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种非线性响应约束的空中目标高热图像校正方法及系统。

背景技术

当飞行器在大气中高速飞行时，飞行器导航制导光学窗口被气动加热而处于严重的气动热环境中，激波层和光学窗口将由于热辐射效应产生噪声，从而极大降低图像质量，因此红外成像探测系统对目标探测的信噪比降低，增大了检测难度。

并且随着窗口温度持续升高，传感器成像系统接收的窗口热辐射进一步增强，图像背景灰度可能会进入饱和状态，尤其对远距离探测体积较小的空中目标图像会产生更大的干扰。若高热背景条件下，传感器成像系统处于饱和状态，则传感器成像系统的灵敏度会大幅降低，导致图像的部分灰度信息丢失，图像的对比度减小，进一步加大了目标检测定位的难度。

此外，高速飞行器还会受到高速流场光学传输效应和气动热窗口传输效应的影响。当目标的光线通过随机的湍流流场时，波前发生畸变，目标图像将产生像偏移、像模糊、像抖动和能量损失；因飞行器高速飞行，气动阻力作用在光学窗口上，引起窗口形变，同时光学窗口与气流的高速摩擦产生的大量热而造成窗口内部的温度急剧上升并产生变形和热应力，温度和应力影响了光学窗口材料的折射率分布，形成梯度折射率，从而使得通过窗口的目标的光线发生偏移，产生目标图像模糊。对于这种高热非均匀强背景噪声的严重干扰条件，要直接实现目标的定位与检测是更加困难的。

由于传感器响应特性曲线的非线性，当传感器成像系统处于高热环境或弱能量条件下，传感器成像系统都有可能进入响应的非线性区，也即传感器灵敏度极低的状况，此时成像结果为图像整体或局部的像素值极高或极低，从而使图像的对比度降低，难以实现目标检测任务。然而，目前普遍采用的图像校正处理方法，均未对图像传感器非线性响应特性加以考虑，无法有效解决在高热情况下图像传感器在非线性响应区灵敏度降低，从而导致图像质量降低的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种非线性响应约束的空中目标高热图像校正方法，其目的在于解决由于非均匀强噪声、非线性响应、高热背景等干扰条件，图像传感器在非线性响应区灵敏度降低，从而导致图像质量降低的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种非线性响应约束的空中目标高热图像校正方法，包括以下步骤：

S1：获取图像传感器的非线性响应函数，并计算所述非线性响应函数的逆变换函数；

S2：根据所述逆变换函数，对所述图像传感器采集的待校正图像进行处理，以得到初始图像；

S3：对所述初始图像进行低频滤波处理，通过调整低频滤波器参数，以得到多个第一图像；

S4：计算所述多个第一图像的局部反差值，获取所述局部反差值最大时的第一图像以作为最优图像；

S5：对所述最优图像进行高频滤波处理，通过调整高频滤波器参数，以得到多个第二图像；

S6：计算所述多个第二图像的信噪比，获取所述信噪比最大时的第二图像以作为校正后的图像。

进一步地，步骤S2所述的方法包括：

将待校正图像中每个像素点的像素值作为自变量代入所述逆变换函数中，以获取相应的计算结果；