基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法

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1、第36卷第9期红外技术Vol.36No.92014年9月InfraredTechnologySep.2014基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法王书朋，高腾（西安科技大学通信与信息工程学院，陕西西安710054）摘要：提出了一种新的消除红外图像中条纹噪声的方法。由于红外焦平面阵列中每列读出电路的偏置电压不同，导致红外图像中有明显的条纹状噪声。分析了读出电路偏置电压不均匀对红外成像的影响，提出了利用双边滤波器估计读出电路偏置电压的方法，并使用估计的偏置电压校正红外图像。基于实际红外图像的实验结果表明，提出的算法能够显著地消除红外图像中的条纹噪声。关键词：红外图像；条纹噪声；固定模式噪声

2、；红外焦平面阵列中图分类号：TN216文献标识码：A文章编号：1001-8891(2014)09-0728-04DestripingMethodforInfraredImageBasedonBilateralFilterWANGShu-peng，GAOTeng（CommunicationandInformationEngineeringCollege，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China）Abstract：Thispaperintroducesanovelapproachtoeliminatestripenoise

3、ininfraredimages.Thedifferencesbetweenbiasvoltagesincolumnreadoutcircuitofinfraredfocalplanearraysresultinstrongstripenoise.ThispaperanalyzestheinfluenceofthecolumnvoltagebiasonthereadoutsignalandpresentstheapproachtoestimatethevoltagebiasesusingBilateralfilter.Then,infraredimagesarecorrectedbyth

4、eestimatedbiases.Theeffectivenessofthemethodisshownaccordingtotheexperimentalresultsonrealinfraredimages.Keywords：infraredimage，stripenoise，fixedpatternnoise，infraredfocalplanearray(IRFPA)作时捕获的图像序列和信号处理手段，进行实时校正0引言的方法。他们假设输入的红外辐射为独立同分布的随红外传感器能够将红外光转换为电信号，是红外机变量，通过参数估计的方法计算传感器的增益和偏[7]成像设备的核心器件。基于红

5、外焦平面阵列（infrared置电压。基于相似的思想，Torres等认为各传感器focalplanearray,IRFPA）的红外传感器因为具有体积输入的红外辐射应该具有相同的取值范围，并提出了[8]小、成本低、灵敏度高等特点，是红外传感器的主流一种称为ConstantRange的校正方法。Ratliff等提[1]发展方向。但是，由于当前的工艺水平还无法做到出了一种基于代数运算的非均匀校正方法，其主要优[2][9]使IRFPA上的各传感器具有相同的响应特性，因此点是并不依赖于场景的多样性假设。Torres和Hayat不同传感器对相同的红外辐射会产生不同的响应，导将非均匀校正问题看作是参数

6、估计问题，利用Kalman[10]致红外图像中包含大量噪声，称为固定模式噪声。非滤波估计传感器的增益和偏置电压。Pezoa采用一[3-4]均匀校正方法可以消除传感器间的差异，但是由于组Kalman滤波器依据各自的动态模型估计增益和偏传感器的响应特性会随时间缓慢变化，因此必须在使置，最后将各滤波器的估计值加权，求得最终的估计用过程中不断地校正。结果。一种常用的非均匀校正方法是采用温度场均匀实际上，在红外图像中除了由于传感器的差异造的参考场景校正传感器的响应参数，使各传感器的输成的固定模式噪声，还存在另外一种条纹噪声，它是[11]出相同。这种方法虽然可以获得较好的效果，但是校由于IRFPA中

7、读出电路的不同而造成的。因为正过程需要中断摄像机的正常拍摄。为了避免这一问IRFPA上位于不同列的传感器采用不同的读出电路，[5][6]题，Harris等和Hayat等提出了利用摄像机正常工读出电路偏置电压的差异会在红外图像上产生明暗收稿日期：2014-03-21；修订日期：2014-05-12.作者简介：王书朋（1975-），男，江苏常熟人，副教授，从事图像处理方面的研究，E-mail：wang.shupeng@163.com。基