红外图像--分段线性变换

筇一帝红外成像心踪的从蛐土¨识温度目前一般限制在１１５０．１２００Ｋ，相应的尾喷口处的排气温度在非加力状态下一般在８５０．９００Ｋ左右。

如果经过涡轮后的燃气进一步作加力燃烧，则喷口山的排气温度可达１８００．２０００Ｋ［３１。

在波长五＜５，ｕｒｎ的辐射范围内，飞行马赫数Ａ如＜２时Ｉ｛Ｉ机的蒙皮的辐射不起重要作用，但是当Ｍａ，２时。

飞机紫皮承受相当程度的气动加热，几乎在所有的红外波段内都有很强的辐射。

但是，即使Ｍａ＜２时，在８—１４ｐｍ的￡ｌ：外波段内，飞机蒙皮的红外辐射在整个飞机红外辐射中占有极为重要的比重。

２．４背景辐射背景辐射是一个红外系统必然会接受到的辐射，背景辐射在探测器上形成的辐照度有时会比目标形成的辐照度高好几个数量级，而且变化复杂，因而了解背景辐射的特点，对提高红外图像目标检测的性能具有十分重要的意义。

典型的背景有天空、地面和海洋等。

晴空条件下，天空辐射主要由两部分组成：大气分子及气溶胶粒子对太阳光的散射和大气分子自身的辐射。

实验和理论计算表明，对阳光的散射和大气分子的辐射在光谱分布上是有差别的。

对阳光的散射主要分却在波长小于３，ｕｒｎ的短波范围内；而大气辐射由于大气本身温度较低（有效温度在２００．３００Ｋ内），因而在小于４／ｔｍ的波长范围内辐射量很小。

天空辐射可以认为是上述两利ｓ辐射的叠加，这种辐射在３．４／ｏｎ波段内出现极小值，在３，ｕｒｎ以下的短波部分以散射为主，而在４／ｔｍ以上的波段范围内以大气辐射为主。

在晴空条件下，散射形成的天空亮度具有如下特点：●在散射区（旯＜３ｐｍ），光谱曲线并不足一条理想化的黑体ＩⅡＩ线，而是具有由水汽等的强吸收带造成的波带状结构。

这导致红外图像上的散利造成的背景像素灰度的降低。

·散射的亮度随观测的仰角而变化，因为和水平面构成的仰角增加时，光线路径缩短，教射阳光的大气分子数也随之减少，从而造成散射的亮度－６．图２．３是一幅典型的天空为背景的红外图像。

第35卷，增刊V bl ．35Suppl em ent 红外与激光工程Infj m d 加d LaSer Engi nee 血g2006年10月oc t ．2006一种基于灰度自适应红外图像边缘检测方法王永义，杨卫平(国防科技大学A 瓜国家重点实验室，湖南长沙410073)摘要：针对天空背景下红外成像灰度特点，本文介绍了一种简单可行自适应边缘检测方法。

首先对红外图像进行自适应灰度增强预处理，接着用自适应最优阈值分割得到原图的二值图像，最后依据形态腐蚀方法获取目标边缘，实验表明，该方法除噪能力强，定位精度高，具有连续的边缘检测能力。

关键词：自适应灰度增强；自适应阈值分割；形态腐蚀；边缘检测中圈分类号：TP391文献标识码l A 文章编号：1007—2276(2006)增D 一0291-04A n adapt i V e edge det ect i on m et hod ba s eon gr ay of I R i m a ge W r A N G Y bn g —yi Y A N G W |ei -ping(1研I abo 髓t or yf br 加r K N a 廿伽I al uni V eB 姆of D cf cn ∞Tecl l I l ol ogy ，C h 柚gSl I a4100r 73。

aI i na)A bs t 瑚屺t ：A fe a si bl e ad apt i V e edg e det ect i on m em od i s i n 臼oduced ．Fi r sny ，吐l e I R i m age hasa prepr ocess i l l g of ada 砸ve enha ncement ；t I l en 撒er ada 砸V e opt i I I l i za t i on t hres ho l d segm e 舭，we caI l get a bm a r y i m a ge ；The l ast s t 印i s eros i on operat i on ．The r e sul t s of exp edl I l ent a_bout m e ed ge of 洫aget a 唱et s h ow t l lat t hi s m et l l od has a good ef !f 酏t i n noi s e suppr es si on ，pr l ，ci s i on ed ge and cont i nuous edge ．K ey w or ds ：A dapt i V e gr ay enhancement ；A da pt i V e t t l r eshol d s egm 朋t at ion ；M or phol ogi ca l er os i on ；E dg e det e ct i on O 引言红外图像反映了目标及其周围的温度分布情况，通常情况下，由于目标高速运动时与空气发生摩擦，目标的温度将高于环境温度，在红外图像中的表现就是目标区域的灰度总是高于背景灰度。

红外图像的处理及其MATLAB 函数实现0.引言随着红外技术日新月异的发展，红外技术在军事及人们日常生活中有着越来越广泛的应用。

但由于红外探照灯及红外探测器件的限制，红外成像系统的成像效果仍然不够理想。

在民用监测应用中，主要表现为夜视距离近，图像背景与被监测目标之间对比度模糊，被监测目标细节难以辨认，图像特征信息不明确等方面。

为使图像更适于人眼观测、适用于图像后续目标识别及跟踪处理，有必要在红外图像采集和处理上做进一步的研究，来增强红外图像视觉效果。

1. 红外图像的获取及其特点1.1 红外图像的获取红外图像主要是由红外热像仪采集的。

红外热像仪是一种二维热图像成像装置。

热成像系统是一个光学一电子系统，可用于接收波长在m 100~75.0之间的电磁辐射，它的基本功能是将接收到的红外辐射转换成电信号，再将电信号的大小用灰度等级的形式表示，最后在显示器上显示出来。

图1.1就是一张采集到的红外图像。

图1.1 输入的红外图像1.2 红外图像的特点红外图像反映了目标和背景不可见红外辐射的空间分布，其辐射亮度分布主要由被观测景物的温度和发射率决定，因此红外图像近似反映了景物温度差或辐射差。

根据其成像原理，总结红外图像特点如下：(1)红外热图像表征景物的温度分布，是灰度图像，没有彩色或阴影(立体感觉)，故对人眼而言，分辨率低、分辨潜力差；(2)由于景物热平衡、光波波长、传输距离远、大气衰减等原因，造成红外图像空间相关性强、对比度低、视觉效果模糊；(3)热成像系统的探测能力和空间分辨率低于可见光CCD阵列，使得红外图像的清晰度低于可见光图像；(4)外界环境的随机干扰和热成像系统的不完善，给红外图像带来多种多样1噪声、光子电子涨落噪声等等。

噪声来源的噪声，比如热噪声、散粒噪声、f多样，噪声类型繁多，这些都造成红外热图像噪声的不可预测的分布复杂性。

这些分布复杂的噪声使得红外图像的信噪比比普通电视图像低；(5)由于红外探测器各探测单元的响应特性不一致等原因，造成红外图像的非均匀性，体现为图像的固定图案噪声、串扰、畸变等。

遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台，常见的有气球、飞机、人造地球卫星和载人航天器遥感技术系统：包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。

电磁波; 当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋电场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。

辐射源：任何物体都是辐射源。

维恩位移定律：λ（max）T=b黑体：对任何波长的电磁辐射大都全部吸收的物体微波遥感：指利用微波传感器获取从目标地物发射或者反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。

被动遥感：传感器本身不产生电磁波，而是被动的接受和反射其他物体的电磁辐射而获取地物信息的遥感方式。

瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。

米氏散射: 当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。

大气窗口：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。

我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。

多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内再分成若干窄波段感光度：胶片的感光速度。

垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3’以内。

倾斜摄影：摄影机主光轴偏离垂线大于3’。

三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称之为三原色。

（红绿蓝）辐射亮度：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向不同而不同。

则辐射亮度定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内的辐射通量。

观察者以不同的观测角观察辐射源时，辐射亮度不同。

亮度系数：物体表面受到光照后所产生的明亮程度的数值辐射畸变：实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影像而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分。

辐射校正 :对大气影响的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现的。

几何畸变：遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，说明发生了几何畸变。

一种非线性变换的双直方图红外图像增强方法李绘卓;范勇;唐峻;唐遵烈;熊平;周建勇【摘要】红外图像具有噪声大、对比度低等特点，红外图像增强是红外探测、识别和跟踪应用中的核心问题之一。

在红外图像增强技术中，直方图均衡方法简单、有效，但存在细节信息损失较大的缺陷。

提出一种对红外图像采用非线性变换分段直方图的增强方法，该方法对红外图像进行非线性变换，提高较暗区域的像素亮度，根据前背景区域特征将直方图分成两段，进行双直方图均衡化处理，对前景和背景分别进行图像的增强。

经过实验验证，该算法能有效提高图像亮度，扩大目标区的灰度范围，增强前景图像的细节部分。

%The infrared image has large noise and low contrast characteristic. The infrared image enhancement is one of core problems of infrared detection, recognition and tracking applications. Histogram equalization plays an important role in infrared image enhancement techniques, but large defect exists, for example the loss of detail information. This paper proposes an infrared image enhancement method based on subsection histogram with nonlinear transformation. The pixel luminance from the dark region is improved by nonlinear transformation. The histogram is divided into two sections based on foreground and background regional characteristics, and the two histograms are equalized to enhance the contrast of the foreground and background. The experiment proves that this method can effectively improve the brightness of the image;extend the gray range from the target region and enhance the detail in the foreground.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】5页(P155-159)【关键词】红外图像;图像增强;非线性变换;双直方图均衡【作者】李绘卓;范勇;唐峻;唐遵烈;熊平;周建勇【作者单位】西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳 621010;西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳 621010;西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳 621010;中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆 400060;中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆 400060;中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆 400060【正文语种】中文【中图分类】TP391.411 引言红外图像具有低分辨率，视觉效果模糊，信噪比低等特点，同时红外图像的图像动态变化范围大，自然环境与高热目标形成明显的暗亮区，超过人类的眼睛感知范围,导致部分图像细节难以被人眼觉察。

本篇论文选用一种基于DSP的红外图像处理及传输系统，对一幅320X 240 红外图像进行非均匀性校正和图像增强，最后将处理后的图像数据通过USB接口传输到PC机上进行显示。

论文中通过非均匀性的定义系统的研究了非均匀校正的算法分类和各种算法之间的比较。

目前可以分为两类：基于红外参照源的校正算法和基于场景的校正算法。

基于红外参照源的校正算法包括一点校正法，两点校正法和多点校正法。

基于场景的校正算法包括十余高通滤波法，人工神经网络法等。

这几种算法的比较可以参考论文。

这里重点研究了两点温度定标算法。

这也是在实际中应用较广泛的一类算法。

这个算法实际是由两个假设条件：每个探测单元的响应是线性的并且探测单元的响应必须具有时间稳定性。

具体的两点温度定标算法理论此处省略。

此处详细介绍系统的结构：FIFO在CPLD的时序控制下读入图像数据，然后将图像数据再送入DSP 中进行图像处理，处理完的图像保存到SDRAM中，当产生中断时，通过USB 接口传输到PC机上显示。

5509A自带USB模块，它是一个符合USB1.1协议的从属USB模块。

利用usb 模块实现数据的通信是次论文的亮点。

Usb的引脚论文中给以了详细的说明，这里重点说明一下usb与dsp存储器之间的数据传输：在IN事务中，SIE (串行接口引擎)从UBM 接收数据，转换成串行数据流后送给主机。

在OUT事务中，SIE将主机的串行数据转换成UBM的并行格式。

UBM在SIE与缓冲器RAM之间传输数据。

在UBM将数据传输到SIE之前，CPU或USB的DMA控制器必须将数据放入缓冲器RAM中。

当CPU或DMA控制器已经准备好将数据移入DSP的存储器时，必须等待UBM把数据从SIE移到缓冲器RAM。

图像的采集电路系统选用了Integrated Device Technology(IDT)公司生产的IDT72V263，它是一款可编程同步FIFO芯片。

FIFO是一种具有存储功能的高速数字芯片，在高速数据采集时常被用作数据缓存，有同步FIFO、异步FIFO和触发FIFO三种。

图像自适应分段线性拉伸算法的FPGA设计作者：牛英宇来源：《现代电子技术》2010年第10期摘要:为改善红外图像的视觉效果和后续处理质量,需要对图像进行增强处理。

在此介绍并实现了一种空间域图像增强算法,自适应分段线性拉伸算法。

首先简要分析算法原理,对该算法基于Xilinx公司XC4VLX15系列FPGA的实现方法进行了研究,以兼顾系统实时性和集成度为目的,提出灰度直方图统计和拉伸运算等关键模块的解决方案。

通过试验结果分析,对压缩因子的选取提出建议。

该设计的输出延迟仅为62.5 ns,且具有实现简单、集成度高、功耗低等优点,适合在精确制导武器和导航系统中应用。

关键词:红外图像; 图像增强; 直方图统计; 压缩因子中图分类号:TP391 文献标识码:B文章编号:1004-373X(2010)10-0078-03Implementation of Adaptive-PiecewiseLinear Stretching Algorithm Based on FPGANIU Ying-yu(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)Abstract: Infrared images need to be enhanced to improve its performance in the visual effect and subsequent processing quality. One kind of image enhancement algorithm adaptive-piecewise linear stretching algorithm in spatial domain is introduced. The techniques to implement it were researched based on Xilinx XC4VLX15 FPGA chip. The solutions to implementimportant modules such as the histogram statistics and adjusting operation are prop-time processing and system integration level. Suggestions of the saturated factor are made with the analysis ofthe experimental results. The designed output delay is only 62.5 ns, and other advantages such as simple structure, high integration level and low power consumption allow it to applied in the precision-guided weapon and navigation system.Keywords:infrared image; image enhancement; histogram statistics; saturated factor0 引言由于红外图像的成像机理以及红外成像自身的原因,红外图像有对比度低、图像较模糊、噪声大等特点[1]。