一種場景自適應的紅外焦平面成像系統灰度超分辨方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及紅外熱成像設備技術領域，具體涉及一種場景自適應的紅外焦平面成 像系統灰度超分辨方法。
【背景技術】：
[0002] 紅外熱成像設備是一種將紅外熱輻射轉化為視覺圖像的設備。它利用場景內物體 本身各部分熱輻射的差異獲取物體圖像的細節。由于具有隱蔽性好、抗干擾能力強、可全天 候工作等優點，在軍事、商業、醫療、航空等領域發揮著越來越大的作用。紅外焦平面是紅外 熱像儀的核心部分，在很大程度上決定了紅外熱像儀的性能。
[0003] 紅外焦平面成像系統的MRTD (最小可分辨溫差）是衡量系統性能的一個重要指 標。MRTD表征了系統可分辨紅外輻射變化的范圍。系統的MRTD越小，能探測到的目標信 息就越多，對目標的分辨和識別就越有利。特別是對于探測紅外溫差較小或者目標較小的 紅外焦平面成像系統，擁有較好的MRTD顯得尤為重要。因此，提高紅外焦平面成像系統的 MRTD性能具有非常重要的意義。
[0004] 目前，紅外焦平面成像系統得到充分的發展，在軍事和民用領域得到廣泛的應用， 但是對紅外焦平面的灰度分辨率自動優化的研究沒有發現相關的文獻。
【發明內容】
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[0005] 本發明的目的是提供一種場景自適應的紅外焦平面成像系統灰度超分辨方法，它 采用根據場景輻射量自適應調節方式，不需要人工設置，自動實時有效地提高了對場景中 目標的溫差分辨率，同時降低背景干擾，實現了對場景自適應的紅外成像灰度超分辨，增加 了弱小目標的探測距離。
[0006] 為了解決【背景技術】所存在的問題，本發明采用以下技術方案：它的算法為：（1)基 于場景直方圖統計的超分辨區間的獲取，采用直方圖截取的方式，分別在直方圖中搜索最 大和最小灰度值作為灰度截取位置，最大灰度值和最小灰度值包含的灰度區間就是場景區 域的灰度分布，表達式為：
【主權項】
1. 一種場景自適應的紅外焦平面成像系統灰度超分辨方法，其特征在于它的算法為： (1)基于場景直方圖統計的超分辨區間的獲取，采用直方圖截取的方式，分別在直方圖中搜 索最大和最小灰度值作為灰度截取位置，最大灰度值和最小灰度值包含的灰度區間就是場 景區域的灰度分布，表達式為： f
式中Rgray表示場景灰度范圍，MAXgray為直方圖最大值方向的3%像素截取灰度，MIN gray 為直方圖最小值方向的3%像素截取灰度Ai為圖像直方圖，該提取方式可以用于較為復雜 的場景； (2) 超分辨灰度區間預測算法，超分辨主要是根據獲得圖像中場景灰度值的變化來改 變的，其基本原則是將獲得的場景灰度區間換算成焦平面輸入電壓范圍，通過輸入有效電 壓范圍調整接受信號端的運放和減直電路，剪掉場景灰度區間最低點的無效電平，然后對 剩余部分信號放大到模數轉換滿幅的范圍，其中，結合了 LMS自適應濾波的方法，一是可以 預測場景灰度區間范圍，讓需要超分辨的場景灰度更加精確，二是可以濾掉一些不必要的 干擾，有利于對每幀圖像超分辨過度平緩，使系統工作更加穩定可靠； (3) 超分辨硬件構架，在前面理論研究的基礎上，采用了一種雙ADC模數轉換器的硬件 架構方式進行實現，主要由兩個高精度的ADC、探測器、超分辨成像處理系統等構成，探測器 對目標場景成像后將圖像分成兩路輸入到高速模數轉換器件，一路固定動態范圍轉換到圖 像處理系統中分析，提取場景灰度范圍，求出灰度超分辨參數；另一路利用上一路求取的灰 度超分辨參數調節運放系數和模數轉換的基準，轉換完數據后送入后續圖像處理系統做進 一步校正等處理，這樣就完成基于場景分析的灰度超分辨技術，整個超分辨硬件兩部分互 不影響獨立運行，結構簡單，可以滿足小型化、低功耗設計； (4) 超分辨圖像的非均勻性校正算法，采用一種雙邊濾波直方圖均衡紅外焦平面自適 應校正算法，突破傳統自適應校正算法研究思路，引入中值直方圖均衡思想，對探測元鄰域 進行時域直方圖中值均衡，從而校正了由于焦平面非均勻性引起鄰域像素灰度差異，達到 了消除焦平面非均勻性目的，另外為了避免由于圖像靜止及邊緣像素引起的目標邊緣退化 和偽像，在直方圖均衡中加入雙邊濾波機制，保護了目標細節，抑制了目標邊緣的退化和偽 像。
【專利摘要】一種場景自適應的紅外焦平面成像系統灰度超分辨方法，它涉及紅外熱成像設備技術領域。它的算法為：(1)基于場景直方圖統計的超分辨區間的獲取。(2)超分辨灰度區間預測算法。(3)超分辨硬件構架。(4)超分辨圖像的非均勻性校正算法。它采用根據場景輻射量自適應調節方式，不需要人工設置，自動實時有效地提高了對場景中目標的溫差分辨率，同時降低背景干擾，實現了對場景自適應的紅外成像灰度超分辨，增加了弱小目標的探測距離。
【IPC分類】G01J5-00, G06T5-40
【公開號】CN104833426
【申請號】CN201410046044
【發明人】賀明, 王新賽, 陳向軍, 張煥芹
【申請人】上海藍劍科技發展有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2014年2月10日