[发明专利]基于多尺度双边滤波和视觉显著性的红外图像增强方法

说明书

本发明公开了基于多尺度双边滤波和视觉显著性的红外图像增强方法，本发明利用多尺度双边滤波对图像进行分层处理后，将图像分解为背景层与细节层，对细节层进行去噪处理。另外，采用视觉显著性分析方法对原始图像的显著性区域进行提取，并与图像的背景层进行加权融合，再将其与去噪后的细节层进行加权融合，得到增强后的图像。本发明同时适用于红外强度图像与红外偏振度图像，在图像的对比度提升、去模糊方面具有良好效果，图像细节更加清晰。

技术领域

本发明涉及红外图像处理技术领域，具体涉及基于多尺度双边滤波和视觉显著性的红外图像增强方法。

背景技术

传统红外成像利用目标与背景的辐射差异进行探测，仅能获取场景的强度信息。然而物体在发射、散射、反射以及透射电磁波的过程中，会产生红外偏振信息。红外偏振成像技术不仅能探测场景的红外强度信息，还能探测红外偏振信息。该技术能很好地区分热辐射相同但偏振特性不同的目标和背景，能弥补传统红外成像中的不足，红外偏振成像技术已成为继传统强度探测和光谱探测的第三种成像探测技术，因而备受学术界与工业界的关注

红外偏振成像有多种探测方式，包括分时、分振幅、分孔径和分焦平面偏振成像方式。前三种成像方式或多或少存在一定缺陷，分时式偏振成像系统通过机械旋转式结构，只能适用于静态场景，并且由于机械抖动会引入固定噪声；分振幅式偏振成像系统将入射光划分多个光路，结构庞大复杂，光路对准容易出现误差，会导致低信噪比较低的问题；分孔径型偏振成像系统使用单独的孔径来分离偏振分量，并投射到焦平面的不同区域，会因视差而导致图像出现失真问题，同时分辨率也会降低；随着微电子技术与MEMS技术的发展，基于亚波长金属光栅的非制冷红外分焦平面式偏振成像系统，使用复合超像元结构，因其集成度高、小型化、能有效提取出目标的偏振特征，正成为研究热点。该系统可同时探测不同偏振方向的红外强度信息，能输出14bit原始强度数据，同时利用Stokes表示方法对其进行解偏处理，还可以得到偏振度和偏振角图像。但是不同环境下的红外辐射和传输特性使得红外图像与红外偏振度存在信噪比低、弱细节模糊、对比度不强等问题，目前还没有一种适当的图像增强方法能解决上述问题。

发明内容

为了解决上述基于非制冷红外分焦平面式偏振成像系统输出的红外强度图像与红外偏振度图像的信噪比低、对比度不强等问题，本发明提出了一种基于多尺度双边滤波和视觉显著性的红外图像增强方法。

本发明通过下述技术方案实现：

基于多尺度双边滤波和视觉显著性的红外图像增强方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，输入红外图像I_in；

步骤二，采用多尺度双边滤波方法对输入的红外图像I_in进行分层处理，分为一个背景层和N个细节层；

步骤三，对输入的红外图像I_in进行显著性区域提取，确定红外图像I_in的视觉显著性区域；

步骤四，对步骤二获得的N个细节层利用不同尺度的高斯滤波算子进行滤波处理，得到滤波后的N个高频层；

步骤五，对步骤二获得的背景层与步骤三获得的视觉显著性区域进行加权融合，获得低频层；

步骤六，将步骤四获得的高频层和步骤五获得的低频层进行加权处理，得到增强后的输出图像I_out。

本发明利用多尺度双边滤波(Multiscale Bilateral Filter，MBF)对图像进行分层处理后，将图像分解为背景层与细节层，对细节层进行去噪处理。另外，采用视觉显著性分析方法(Visual Saliency Map，VSM)对原始图像的显著性区域进行提取，并与图像的背景层进行加权融合，再将其与去噪后的细节层进行加权融合，得到增强后的图像。能够有效改善图像质量，增强细节。