红外图像增强技术发展研究.pdf

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1、总第225期2013年第3期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．33No．317红外图像增强技术发展研究+张立强(解放军陆军军官学院研究生管理大队合肥230031)摘要论文综述了传统的红外图像增强方法和几种新的红外图像增强方法如小波算法、Retinex算法、同态滤波等。并分析了这些算法的发展现状及优缺点，阐述了红外图像增强技术的发展趋势并总结了存在的问题。关键词红外图像；图像增强中图分类号TN219DevelopmentoftheInfraredImageEnhancementTechnologyZHANGLiqiang(Depa

2、rtmentofPostgraduateManagement，ArmyOfficerAcademyofPLA，Hefei230031)AbstractThetraditionalinfraredimageenhancementtechnologyandthenewerwhichconsistsofwaveletalgorithm，Retinexwayandhomomorphicfilteringetc．areoverviewedinthispaper．Advantageanddisadvantageofvariousenhancementalgorithmsare

3、compared．Thedevelopmenttrendofthistechnologyisexpatiated．Theexistingproblemsaresummarized．KeyWo—sinfraredimage．imagecontrastenhancementClassNurnberTN2191引言随着现代红外技术的快速发展，红外成像系统被广泛应用于军事、民用领域。由于红外图像的成像机理以及红外成像系统自身的原因，红外图像与可见光图像相比，大多有图像对比度低、图像较模糊、信噪比低等缺点。这些问题严重影响红外图像的成像质量，使得目标不易辨认，成像效果不理想

4、，也对后续的特征提取、识别或跟踪等极为不利。因此抑制噪声，以及提高红外图像对比度等操作是必不可少的。2红外图像的特征分析一般来讲从景物辐射到生成红外图像要经历如图1所示各个环节，由此分析，得到红外图像具有以下特点：图1辐射到成像的环节圈1)红外热图像表征景物的温度分布，是灰度图像，没有彩色或阴影，故对人眼而言，分辨率低，没有立体感；2)由于景物热平衡、光波波长长、传输距离远、大气衰减等原因，造成红外图像对比度低、视觉效果模糊；3)热成像系统的探测能力和空间分辨率低于可见光CCD阵列，使得红外图像的清晰度低于可见光图像；4)外界环境的随机干扰和热成像系统的不完善，给

5、红外图像带来多种多样的噪声，比如热噪声、散粒噪声、光子+收稿日期：2012年9月5日，修回日期：2012年10月17日作者简介：张立强，男，硕士研究生，研究方向：网络安全。电子涨落噪声等等。这些噪声使得红外图像的信噪比比普通图像低；5)由于红外探测器各探测单元的响应特性不一致、光机扫描系统缺陷等原因，造成红外图像的非均匀性。3红外图像增强技术研究图像增强是一种基本的图像预处理手段。图像增强不一定是以图像保真度为原则，它的主要目的在于有选择地突出图像中某些感兴趣的信息，削弱或除去某些不感兴趣的信息，以提高图像的使用价值。图2图像增强方法分类图图像增强方法分类如图2所

6、示。图像增强从增强的作用域出发，分为空间域增强和频率域增强两种。空间域增18张立强：红外图像增强技术发展研究总第225期强是直接对图像像素操作，而频率域增强是先对图像的频谱操作，再逆变换得到增强后的图像。近年来，随着多种数学工具的加入，产生了多种图像增强的新方法，诸如人工神经网络、小波算法和遗传算法，模糊理论和多尺度分析。3．1直方图增强直方图增强方法简单，数学上处理方便编程简便，所以在一些要求不高的场合能取得很好的增强效果，但是这种方法主要提高了背景的对比度，却降低了目标的对比度；且均衡没有区分有用信号和噪声，当原图像中噪声较多时，噪声被增强。为了克服直方图均衡

7、化方法的不足，学者们从不同角度对传统算法进行了改进。文献[1]提出了平台直方图均衡(PlateEqualization)，该算法给细节提升留出了空间，但平台值的确定比较困难。Richer给出了一种迭代算法计算平台值[2]，但是该算法计算的平台值与初始条件关系很大，计算量大，不易实时实现。近年来，许多学者提出了一些图像局部增强的新方法，充分利用了邻域信息，形成了局部灰度调整算法，取得了良好的效果[3“]。3．2图像平滑空域或频域的平滑滤波可以抑制图像噪声，提高图像的信噪比。平滑滤波分为线性滤波和非线性滤波。线性滤波有均值滤波、K个邻点平均滤波和梯度倒数加权平滑滤波等

8、。线性滤波