[发明专利]一种自适应红外图像动态范围变换方法

说明书

本发明属于红外热成像技术领域，具体提供了一种自适应红外图像动态范围变换方法，根据对原始数据进行直方图均衡化处理，确定合适的数据起止范围，对范围内的数据分别进行线性映射和平台直方图均衡化映射，并将范围以外的灰度级进行截断处理。不仅有效解决了传统线性映射方法处理图像时造成的灰度对比度降低且图像细节容易丢失的问题，同时，也能保证在处理温差较大的红外图像信息时噪声增强的问题，使得场景成像效果始终保持较强对比度和细节的同时，抑制噪声的放大。

技术领域

本发明属于红外热成像技术领域，具体涉及一种自适应红外图像动态范围变换方法。

背景技术

红外热成像系统显示红外图像时，一般需要将动态范围为16bit或者14bit的数据格式转化成8bit的数据格式，传统的红外图像动态范围转化方法主要有线性动态范围变换方式和非线性的平台直方图均衡化动态范围变换2种方式。

线性调光是按照一致的比例关系进行映射，如果原始数据的动态范围较大，高温与低温的灰度距离较大，而且高、低温过度灰度区间无数据需要映射，就会浪费目标灰度区间，图像中高、低温区域被映射到较小的灰度范围，降低图像的局部对比度和细节的清晰度。

非线性的平台直方图均衡化动态范围变换方法对原始数据动态范围较大，场景丰富的数据进行动态范围变换的效果通常较好，但是对于动态范围较小的场景，如温差较小的温度均匀面场景进行动态范围变换，会造成灰度范围被过度拉伸，同时噪声被增强，影响视觉效果。

为此，本发明提出一种自适应的混合动态范围变换方法，融合了线性动态范围变换和平台直方图均衡化动态范围变换的结果，根据原始数据的动态范围自适应计算权重值，利用权重值加权求和得到变换结果，既保持了大灰度动态范围的局部对比度和清晰度，又限制了小灰度动态范围变换的对比度和噪声，满足红外热成像系统的动态范围变换需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中红外图像热成像可适应性差的问题。

为此，本发明提供了一种自适应红外图像动态范围变换方法，包括以下步骤：

获取原始数据，选取原始数据的起止范围；

对起止范围内的原始数据进行线性动态范围变换得到线性目标灰度区间数据R1，对起止范围内的原始数据进行平台直方图均衡化变换得到非线性目标灰度区间数据R2；

f＝R1*fAlpha+R2*(1-fAlpha) (1)

根据起止范围内的原始数据获取权重参数fAlpha，并根据式(1)计算得到变换结果f。

优选地，所述获取原始数据，选取原始数据的起止范围的步骤具体包括：获取原始数据，对原始数据进行直方图均衡化处理，选取原始数据的起止范围。

优选地，对起止范围内的原始数据进行线性动态范围变换得到线性目标灰度区间数据R1具体包括：

先对上一帧的原始数据的直方图抛去线性动态范围两端的像素点，得到最大灰度值nMax和最小灰度值nMin，并通过事(2)及式(3)分别计算得到增益K值和偏移量C值：

K＝(float)((A)/(nMax-nMin+B)) (2)

C＝(float)(nBrightExp-A*(nMax+nMin)/((nMax-nMin+B)*2)) (3)

其中，A为对比度期望值，B为补偿量，(float)为浮点数转换函数，nBrightExp为亮度期望值。

优选地，所述对比度期望值A、补偿量B及亮度期望值nBrightExp均根据红外探测热像仪的响应率对应设置。

优选地，根据式(4)、(5)及(6)计算权重参数fAlpha：