[发明专利]一种频谱结构约束的红外图像迭代去噪方法及系统

说明书

本发明提供了一种频谱结构约束的红外图像迭代去噪方法及系统，属于图像处理技术领域，将原始红外图像分成均匀区域和非均匀区域；在均匀区域通过窗口步进的方式获取窗口；将窗口组合的图像变换至频域并中心化获取均匀区域频谱；构建第一滤波器函数；根据原始红外图像频谱中目标的频谱位置，构建第二滤波器；将均匀区域频谱与第二滤波器函数点乘，得到估计的噪声频谱；将原始红外图像傅里叶变换后，与噪声频谱加权相减得到去噪频谱；将去噪频谱反傅里叶变换和去中心化，获取去噪结果图像；调整滤波器参数和加权因子，重复上述操作；获得局部边缘保持系数最大时的图像作为最终去噪结果图像。本发明能够在去除噪声同时，保持图像的结构信息不被破坏。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更具体地，涉及一种频谱结构约束的红外图像迭代去噪方法及系统。

背景技术

红外成像系统有着广泛地应用，各种使用场合对外红系统成像质量要求也不断提高，一些技术难题也变得日益突出，其中，红外图像去噪称为亟待解决的难题之一。红外图像在采集和传输中，极易受到元器件、外界环境等多种因素影响带来噪声，这些噪声没有一定的规律。在红外图像中，噪声水平是影响图像质量至关重要的因素。这些混合随机噪声的存在使得图像上分布着各种各样的噪点，降低了图像的清晰度，造成视觉效果差，劣化了图像质量，进一步加大了目标检测定位的难度。

由于在频域比空域可以更加方便的得到噪声的特征，可以通过在频域对目标图像进行滤波，从而滤除图像的噪声。然而，目前在频域对图像进行去噪的算法，均未充分考虑图像的频谱结构特性，很难有效消除图像中的噪声和同时保持目标信息的结构，从而导致图像质量降低的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种频谱结构约束的红外图像迭代去噪方法及系统，旨在解决现有的红外图像去噪方法去除噪声后会造成目标信息模糊，使得噪声去除不完整或者不能保持目标结构的技术问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种频谱结构约束的红外图像迭代去噪方法，包括以下步骤：

S1：将原始红外图像采用图像分割方法分成均匀区域和非均匀区域两类区域；其中，两类区域上的红外噪声具有相同的统计特性和频谱特性；

S2：利用滑动窗口在均匀区域通过窗口步进的方式获取若干个窗口，窗口组合的图像和原始红外图像大小一致；

S3：将窗口组合的图像变换至频域并中心化，获取均匀区域频谱；

S4：设置滤波器频域半径，构建相应的第一滤波器函数；

S5：根据原始红外图像频谱中目标的频谱位置，在第一滤波器中相应的位置进行保留，构建第二滤波器；

S6：将均匀区域频谱与第二滤波器函数点乘，滤除均匀区域自身低频频谱分量，得到估计的噪声频谱；

S7：将原始红外图像进行傅里叶变换后，与估计的噪声频谱加权相减得到去噪频谱；

S8：将去噪频谱进行反傅里叶变换和去中心化，获取去噪结果图像；

S9：调整滤波器参数和加权因子，重复S4至S8，直至完成所有迭代过程；

S10：计算去噪结果图像的局部边缘保持系数，获得局部边缘保持系数最大时的图像作为最终的去噪结果图像。

进一步优选地，构造的第一滤波器函数为：

其中，D为均匀区域频谱区域；D₁为均匀区域频谱中属于噪声的无方向中高频部分；D-D₁为频谱中中低频区域噪声部分，λ为噪声成分的保留因子，(u,v)为频谱的坐标；u为横坐标；v为纵坐标。

进一步优选地，S9具体为：