[发明专利]一种红外数字图像灰度映射方法

说明书

本发明涉及一种红外数字图像灰度映射方法，主要解决现有基于直方图灰度映射方法存在当图像内容中包含较多灰度一致的背景，目标或前景区域占比较少时，在直方图灰度映射时目标或前景的灰度层次受到压缩，导致输出显示图像的目标细节信息明显损失的问题；其具体方案为：1)输入一幅红外数字图像I；2)统计红外数字图像I的灰度分布，得到直方图P；3)基于非零元素均衡方法计算直方图Q；4)依据直方图Q对图像I进行灰度映射，得到输出数字图像U；5)将数字图像U进行输出显示。本发明采用了基于非零元素均衡的直方图灰度映射方法，降低了图像中目标区域面积占比较少对输出图像细节信息的影响，提高了图像显示的主观效果。

技术领域

本发明涉及图像灰度映射方法，具体涉及一种红外数字图像灰度映射方法。

背景技术

随着数字图像处理技术的不断发展，红外图像灰度映射方法作为图像采集处理显示过程中的关键步骤，也在不断地发展进步。图像灰度映射是指对高灰度等级的输入图像进行灰度映射，使其灰度等级降低为在普通显示输出设备可以直接进行显示的过程。

目前常用的图像灰度映射方法分为低位截断、线性映射、直方图映射等判读方法。常用的直方图灰度映射方法的一般过程为：首先对输入图像进行灰度直方图统计，然后依据灰度直方图计算累计直方图，再将输入图像的每个像素按照累计直方图分布映射到输出图像。如果图像内容包含较多灰度一致的背景，目标或前景区域占比较少时，直方图映射的输出图像灰度背景区域拉伸过度，造成目标或前景的灰度层次受到压缩，损失显示图像中目标的细节信息，影响图像的主观效果。

发明内容

本发明目的是提供一种红外数字图像灰度映射方法，以解决现有的直方图灰度映射方法中存在当图像内容包含较多灰度一致的背景，目标或前景区域占比较少时，造成图像目标或前景的灰度层次受到压缩，显示图像中目标的细节信息损失的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种红外数字图像灰度映射方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)输入一幅红外数字图像I，分辨率为W×S，其灰度等级位数为L，L的位数范围为：8L≤16；

2)利用灰度直方图统计方法统计红外图像I的灰度分布，得到直方图P；

3)针对直方图P，基于非零元素均衡方法计算直方图Q；

4)依据直方图Q对红外数字图像I进行灰度映射，得到数字图像U，数字图像U的灰度等级位数为Y，且1YL；

5)将灰度等级为Y位的数字图像U进行输出显示。

进一步地，步骤2)中，所述直方图P是列向量，其中每个元素值为图像I中当前灰度等级的像素统计个数；灰度等级范围为[0,L-1]的数字图像直方图是离散函数P(rk)＝nk，其中rk是第k级灰度值，nk是图像中灰度值为rk的像素个数。

灰度直方图统计的作用是将图像内容中不同灰度等级的分布信息提取出来。灰度级范围为[0,L-1]的数字图像直方图是离散函数P(rk)＝nk，其中rk是第k级灰度值，nk是图像中灰度值为rk的像素个数。

进一步地，步骤3)具体操作为：

3.1)计算直方图P所有元素值的和N，可以通过累加直方图P中的所有元素得到N；统计直方图P中非零元素的出现次数M，设置一个累加变量SUM＝0，从前到后遍历直方图P，当P(rk)不为零时，SUM＝SUM+1，直方图P遍历完毕，得到M＝SUM；

3.2)再次从前到后遍历直方图P，将直方图P中的每个非零元素的值修改为Z*N/M，其中0Z≤1为输出图像显示的亮度调整参数，将修改过的直方图记为直方图Q。

进一步地，步骤4)具体操作为：