[发明专利]一种基于图像灰度梯度的红外图像非均匀性校正方法

说明书

本发明公开一种基于图像灰度梯度的红外图像非均匀性校正方法，包括以下步骤：采集两帧图像，对两帧图像进行两点非均匀性校正；采用梯度算子对校正图像进行图像灰度梯度特征提取；查找特征图最亮点，并以最亮点为中心上下左右各扩展N个像素，获取指定大小图像块，并对图像块进行二值化操作；对两帧二值化图像进行行列投影匹配，获得偏移量信息；根据偏移量信息，将两帧图像的重叠部分进行相减运算，计算更新本底需要的补偿量，对本底进行修正；采用经过修正的本底，对当前帧图像进行非均匀性校正。本发明有益效果是：有效消除固定噪声、高频噪声和低频噪声，提高非均匀性性校正的效率和准确性，并节省运算资源，无需挡片作为基准。

技术领域

本发明涉及红外图像校正领域，尤其涉及一种基于图像灰度梯度的红外图像非均匀性校正方法。

背景技术

红外焦平面探测器是红外热成像系统的核心器件，在军事领域和民用视场有着广泛的应用，但在实际应用过程中红外热像仪的原始输出图像存在明显的非均匀性，其产生的原因主要有探测器自身的非均匀性、放大器噪声和背景辐射光子噪声。如何有效的降低红外热成像过程中图像的非均匀性，提升图像的质量是本领域技术人员需要解决的问题。目前非均匀性校正(Non-uniformity correction，简称NUC)常用的一种方法是两点定标法，在红外热像仪出厂前进行一次两点标定。但是在使用过程中，随着环境的变化和探测器自身的变化，图像的非均匀性和标定的结果存在差异，因此需要在定期进行快门校正，以快门作为标准，频繁进行标定来进行非均匀性校正，但这会增加系统的功耗和成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种基于图像灰度梯度的红外图像非均匀性校正方法。该方法采集两帧图像，对两帧图像进行两点NUC校正减少较差的本底中的非均匀性残留影响后续算法，采用Prewitt算子提取图像灰度梯度特征，查找特征图最亮点，并以最亮点为中心上下左右各扩展128个像素，获取256×256大小图像块，并对进行二值化操作，对进行二值化操作后前一帧和当前帧分别进行行列投影匹配，计算位移获取偏移量信息；根据偏移量信息，将两帧图像的重叠部分进行相减运算，计算更新本底需要补偿量，对本底进行更新，采用经过修正的本底，对当前帧进行NUC校正。这样可以有效消除固定噪声、高频噪声和低频噪声，提高非均匀性校正的效率和准确性，无需挡片，并节省运算资源。

本申请提供的一种基于图像灰度梯度的红外图像非均匀性校正方法，包括以下步骤：

S1、采集两帧图像，对两帧图像进行两点非均匀性NUC校正，得到两帧校正图像；

S2、采用Prewitt算子对校正图像进行图像灰度梯度特征提取，得到特征图；

S3、查找特征图最亮点，并以最亮点为中心上下左右各扩展N个像素，获取2N×2N大小图像块，并对图像块进行二值化操作，获得两帧二值化图像；

S4：对两帧二值化图像进行行列投影匹配，获得偏移量信息；

S5：根据偏移量信息，将两帧图像的重叠部分进行相减运算，计算更新本底需要的补偿量，对本底进行修正；

S6：采用经过修正的本底，对当前帧图像进行非均匀NUC校正，得到当前帧非均匀NUC校正图像。

进一步地，步骤S1中，对两帧图像进行两点非均匀NUC校正的公式如式(1)所示：

PicNUC_n＝(pic_n-base)*K＝pic_n*K-base*K (1)

其中，下标n表示前一帧和当前帧序号，n＝1,2；PicNUC_n为经过NUC校正后的图像；pic_n为校正前的图像；K为预存的增益系数，base是在实际情况下读取的本底图像。

进一步地，步骤S2得到特征图的计算公式为：