[发明专利]一种基于配准的红外图像噪声时域滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外图像处理技术，特别涉及一种适合硬件实时实现的一种基于配准的红外图像噪声时域滤波方法。

背景技术

红外热成像系统具有全天候工作、作用距离远、隐蔽性好等优异性能，目前在军用和民用领域已经得到广泛的应用。然而在热成像系统的实际使用中，如果观测的目标距离太远，或气象条件比较差时，会导致目标能量减小，噪声相对增大，得到的红外图像信噪比降低。

图像去噪的研究已经有很久的历史，主要思想是将图像像素点在空间或者变换域内进行建模，分析图像的特征信息，进而对图像处理。在空间域，去噪算法划分为线性和非线性两类：均值滤波、维纳滤波是经典的线性空间域去噪算法；中值滤波是一种非线性空间域去噪算法，它是一种统计滤波器，其响应基于图像滤波器包围的图像区域中像素点的排序。变换域去噪算法又可根据基函数选择不同，划分为基于信号的自适应算法和非自适应算法：独立分量分析是一种经典的信号自适应算法，该算法将观测信号进行线性分解，将其分解为各自统计独立的成分，已在数据去噪中成功运用实现，然而缺点是计算复杂度高；基于傅立叶变换的频域去噪算法是一中非适应转换域去噪算法，通过快速傅立叶变换将信号变换到频域，通过对图像加载低通滤波器进行去噪。现有的图像噪声滤波算法存在以下缺点：（1）多数现有空域滤波算法未考虑图像帧间的相关性，会损失图像的高频细节信息；（2）多数现有的时域滤波算法在进行图像运动估计时未考虑噪声的统计特性，在图像噪声抑制过程中会引起运动模糊，产生‘鬼影’现象；（3）多数现有的时域滤波算法需要较大的存储空间，运算量大，不易硬件实时实现。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于配准的红外图像噪声时域滤波方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于配准的红外图像噪声时域滤波方法，包括如下步骤：

（1）获取原始红外图像，计算原始红外图像不同坐标位置的初始噪声阈值F_th(0)；

（2）获取第k帧原始红外图像F_org(k)，计算第k帧原始红外图像噪声阈值F_th(k)；

（3）对图像F_org(k)和第k-1帧时域滤波图像F_filt(k-1)低通滤波，得到低通图像

（4）计算低通图像间的相对位移(Δx,Δy)，用以表示F_org(k)和F_filt(k-1)间的相对位移；

（5）输出第k帧时域滤波图像F_filt(k)。

第k帧时域滤波图像坐标(i,j)位置的输出F_filt(i,j,k)表达式如下所示：

条件A：|F_org(i,j,k)-F_filt(i+Δx,j+Δy,k-1)|≤F_th(i,j,k)，

条件B：|F_org(i,j,k)-F_filt(i+Δx,j+Δy,k-1)|>F_th(i,j,k)，

其中，α₁、α₂、β₁和β₂是时域滤波权系数，且满足α₁+α₂=1、β₁+β₂=1、α₁>2β₁，F_filt(i,j,k)是第k帧时域滤波图像F_filt(k)坐标(i,j)位置的灰度值，F_filt(i+Δx,j+Δy,k-1)是第k-1帧时域滤波图像F_filt(k-1)坐标(i+Δx,j+Δy)位置的灰度值，F_th(i,j,k)是第k帧噪声阈值F_th(k)坐标(i,j)位置的灰度值，F_org(i,j,k)是第k帧原始红外图像F_org(k)坐标(i,j)位置的灰度值。

本发明中，初始噪声阈值F_th(0)通过N帧均匀背景图像序列{F_org(k)|0<k≤N}计算，坐标(i,j)位置初始噪声阈值F_th(i,j,0)表达式如下所示：