独立分量分析方法与其在红外图像处理上的应用

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1、西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密∥使用本授权书。(请在以上方框内打“√")⋯文=渤⋯师篙鳜．夕嗍。硼鲰<7明：沙F‰7西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指

2、导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：将独立分量算法运用到红外图像处理上。首先利用多分辨率子带分解的ICA算法理论，先运用小波对图像分解，然后对所得子图像分别进行消噪，最后通过小波重构获得处理后的图像；其次利用分数阶微分在信号处理上的基本理论，从数字图像分数阶微掩模及其运算规则出发对红外图像进行增强，再运用

3、ICA算法，对增强后的图像进行边缘提取。西南交通大学硕士研究生学位论文第l页第1章绪论图像处理的研究一直是国内外计算机应用中备受关注的课题。计算机图像处理不仅可以消除图像的失真和噪声，还可以进行图像的增强与复原，进行图像的判断、解析与识别。图像处理技术创始于五十年代后期，在六十年代初开始崛起，经过多年的发展，尤其是随着微电子技术和计算机技术的蓬勃发展，图像处理已经受到许多学科的广泛重视，在科研与生产的众多领域得到广泛应用。1．1论文研究的背景及意义本文选题来自于与某公司合作研究的课题“ATIR系列医用红外热像仪预

4、处理单元的改良"。医用红外热像仪是医学技术、红外遥感技术与计算机软件及信息技术结合的产物。它是一种记录人体热场的影像装置，是现代医学影像技术的一个崭新分支。人体是一个天然的生物发热体，由于解剖结构、组织代谢、血液循环神经功能状态的不同，机体各部热场不同。正常的机体状态有正常的热图，异常的机体状态有异常的热图。机体的功能状态发生变化，必然导致机体热场的变化。医用红外热像仪通过红外摄像，以热图的形式客观的实时记录，动态的监视机体的这种变化，用专用软件(基于3万个以上病例资料分析基础)加以分析比较诊断，为预防、保健、治

5、疗提供了客观的热场变化信息。ATIR系列医用红外热像仪采用非致冷焦平面320X240探测器技术，具有高温度分辨率，高空间分辨度，图像处理功能丰富，不用液氮制冷，可长时间连续工作等优点；图像质量较高，基本满足临床医学诊断的需要；通过功能强大的专用分析软件对热图进行具体分析，为临床诊断提供可靠的依据。本课题所采集图像采用的是ATTR—M303型医用红外热像仪，专用图像采集、预处理软件为M303一TST—V8．53。然而受红外探测器成像固有噪声的影响，以及现有图像预处理技术的局限性，使得所采集到的图像数据越来越不能满足

6、医学领域应用的需要，集中表现在噪点较西南交通大学硕士研究生学位论文第2页多，边缘轮廓不清晰等方面。本文主要涉及基于ICA算法的红外图像噪声滤除、红外图像增强及红外图像边缘检测三部分内容的研究。1．2红外图像的概念及特征红外图像以每一像点的明亮度(灰度)来表征景物中该点的热谱特性(辐射亮度)。红外波段的波长处于从0．75微米至1000微米的范围内，其短波界与可见光相连。根据惯例红外区又进一步分为四个部分，每个部分的名称都表明它相对可见光光谱区的位置，他们是：O．75微米至3微米近红外光谱区；3微米至6微米中红外光谱

7、区；6微米至15微米远红外光谱区：15微米至1000微米极远红外光谱区：从理论上分析：一个物体的红外辐射取决于物体表面温度、表观面积和发射率s，但事实上必须测定的是相对周围环境(天空、海洋、其他景物)的红外辐射，环境因素对目标的红外辐射有复杂的调制作用。从目标来的红外辐射在到达红外传感器之前，将受到大气中某些气体的选择性吸收，大气悬浮微粒还使红外线散射，从而造成辐射通量的衰减。来自目标的红外辐射通过温度变化的地区时，就会稍稍偏离原来的方向，由于这种受热空气的区域是不稳定的，因而辐射偏离就无规则可言，这种被称之为大

8、气闪烁的效应使远处目标的表观方向和辐射通量同时发生变化。对于复杂目标而言，由于其形状结构怪异又包含许多分散的热源，那么它们表面温度或辐射通量将是非均匀的。目标运行速度对其对流冷却速率也有很大的影响，从而造成目标表面温度的变化。目标表面涂料和隔热措施，在一定程度上可使目标红外图像变得模糊。传感器元件所产生的随机噪声，也是影响红外信息传输的重要障碍。综上所述，目标的红外辐射是