[发明专利]基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法

说明书

本发明公开了一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，首先计算第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的归一化互功率谱，然后求得第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的水平相对位移和垂直相对位移；再求出第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每一个像元的空间方差和时间方差，利用得到的空间方差和时间方差计算第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每一个像元的自适应迭代步长，使用迭代步长更新增益校正系数和偏置校正系数；最后对第n帧和第n‑1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的像元进行非均匀性校正。

技术领域

本发明属于红外图像处理领域，具体涉及一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法。

背景技术

由于受制作工艺和材料的影响，红外探测器即使在相同的入射辐射的条件下也会产生不同的输出，即响应非均匀性；除此之外，不同像元的电荷传输效率不一致、IRFPA盲元的影响、红外光学系统的影响、信号放大带来的非均匀性、1/f噪声、A/D转换时带来的非均匀性和外界温度等因素都是产生非均匀性的原因；红外图像具有分辨率较低、信噪比较低和对比度较差的特点，因此在使用前必须进行非均匀性校正以提高红外图像的质量。

目前，红外图像的非均匀性校正方法主要分为基于定标的算法和基于场景的算法两大类；场景类算法是利用场景信息来更新校正参数的，不需要暂停红外探测器的工作来定标，所以近年来场景类算法成为了主要的研究对象；典型的场景类算法包括时域高通滤波法、神经网络法、恒定统计法、卡尔曼滤波法以及帧间配准法。

帧间配准法收敛速度快，完全依赖于场景，具有一定的非均匀性校正效果；但是，帧间配准法在非均匀性较强的情况下校正效果不够理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种基于帧间配准和自适应步长的红外图像非均匀性校正方法，该方法为：建立红外图像像元的线性响应模型，并通过反变换获得校正公式；分别确定第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的相对位移、以及第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的空间方差和时间方差，并根据所述空间方差和时间方差确定第n帧带有非均匀性的原始红外图像的每个像元的自适应迭代步长；根据第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的误差函数和第n帧带有非均匀性的原始红外图像的第i行第j列的自适应迭代步长确定第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数和偏置校正系数；最后，根据所述第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数、偏置校正系数和校正公式对第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的每个像元进行非均匀性校正。

上述方案中，所述根据所述第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域中的每个像元的增益校正系数、偏置校正系数和校正公式对第n帧和第n-1帧带有非均匀性的原始红外图像的重叠区域的每个像元进行非均匀性校正，之后，该方法还包括，判断所述第n帧图像是否为带有非均匀性的原始红外图像序列的最后一帧图像，如果是则完成非均匀性校正；如果不是则继续对后续帧图像进行非均匀性校正。

上述方案中，所述建立红外图像像元的线性响应模型，并通过反变换获得校正公式，具体通过以下步骤实现：

(101)根据下式，建立红外图像的像元的线性响应模型：

y_n(i,j)＝g_n(i,j)x_n(i,j)+o_n(i,j)