中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214035
红外热成像系统采集的数据大都是高动态范围,为了实现高动态红外图像的可视化,动态范围压缩和细节增强技术的研究至关重要。针对传统方法存在的梯度反转伪影、低对比度细节丢失、背景噪声过增强等问题,提出一种基于边窗滤波的高动态红外图像压缩增强方法。首先,采用边窗滤波将原始红外图像分解为基础分量和细节分量;然后,根据基础分量的灰度级分布情况,设计一种自适应阈值的平台直方图算法,对基础分量进行压缩;接着,利用双边滤波器核权重分布特点,生成自适应增益系数,对细节分量进行增强;最后,对基础分量和细节分量进行加权融合,并将结果量化到8位动态范围。实验结果表明,与经典的压缩增强方法相比,所提方法对强边缘具有更好的保边效果,可以有效避免梯度反转伪影和光晕问题,细节信息更丰富,背景噪声抑制效果更好,对不同场景的适应性更强。
红外成像 边窗滤波 动态范围压缩 细节增强 自适应增益 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2410009
1 北京理工大学 光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京 100081
2 河北省保定市天河电子技术有限公司,河北 保定 071025
3 河北大学 电子信息工程学院,河北 保定 071000
针对警戒激光雷达近场信号过饱和与雨、雾等天气形成的近距离虚假信号造成“虚警”或“漏警”的问题,研究了一种基于重叠因子的同轴警戒激光雷达动态范围压缩方法。由经典激光雷达方程以及同轴遮挡和激光光斑能量分布的概率密度函数,建立了激光雷达方程修正模型;针对商用警戒激光雷达进行了响应曲线测试,并与基于激光雷达方程修正模型仿真的响应曲线进行对比分析,验证模型的有效性;仿真分析了发射透镜半径、光阑半径、激光发散角、接收透镜焦距四个参数对响应曲线的影响,结果表明:光阑半径是影响响应曲线的最主要因素,增大光阑半径可以显著压缩近场信号,进而压缩响应曲线的动态范围。论文建立的激光雷达方程修正模型对激光雷达初始设计具有重要指导意义及广泛的应用前景。
激光雷达 响应曲线 动态范围压缩 基模高斯激光 LiDAR response curve dynamic range compression fundamental mode Gaussian laser 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230027
1 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
2 陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻昆明地区第一军事代表室, 云南昆明 650023
3 中国船舶工业系统工程研究院, 北京 100094
红外图像的动态范围压缩是红外图像可视化研究领域的重要研究方向。红外图像的动态范围压缩算法将直接决定原始红外图像的细节保留、整体观感等重要可视化指标, 某种意义上也可以说是细节增强的基础及保障。基于此, 本文调研了当前主流的宽动态红外图像的动态范围压缩算法, 将其分为基于全局压缩算法和基于局部压缩算法两大类, 并对这两类算法的核心思想、发展过程及优缺点分别进行研究分析并提出了改进方向及发展趋势, 为相关研究者提供参考。
宽动态红外图像 动态范围压缩 全局压缩算法 局部压缩算法 wide dynamic infrared image, dynamic range compres
1 湖北久之洋红外系统股份有限公司, 湖北武汉 430223
2 华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430223
经典的红外图像动态范围压缩算法存在低动态范围时增强噪声, 高动态范围时压低背景亮度以及由此带来的视频闪烁等问题, 其场景适应性较差。提出了一种场景自适应的红外图像动态范围压缩算法。首先统计原始图像的最小值、均值和最大值, 然后计算一套自适应参数集, 最后使用自适应参数分别对均值两侧的像素按照特定的规则进行灰度映射, 得到结果图像。实验结果表明, 当原始图像的动态范围产生剧烈变化时, 使用所设计的算法对经典的动态范围压缩算法改造后, 能得到观感舒适层次分明的红外图像, 较原始算法具有较大的效果提升。
红外图像 动态范围压缩 场景自适应 直方图投影 平台直方图均衡化 infrared image dynamic range compression scene adaptive histogram projection plateau histogram equalization
针对在提升高动态范围红外图像中潜在或弱小目标细节的同时, 还需兼顾噪声抑制、对比度增强的问题, 提出了一种基于引导滤波图像分层的动态范围及细节增强算法。对背景层采用平台直方图均衡算法进行压缩, 对细节层先采用中值滤波进行去噪, 再采用非线性映射对细节中潜在的弱小目标细节进行增强, 最后按照一定权重合并得到细节增强后的图像。综合主、客观实验结果, 相对于映射类、直方图均衡、双边滤波分层增强等算法, 该算法能够在动态范围压缩的过程中提高红外图像目标场景的对比度, 突显其纹理特征, 取得良好的细节增强效果。
引导滤波 红外图像 细节增强 动态范围压缩 平台直方图均衡 guided image filter, infrared image, detail enhanc
1 国网河南省电力公司, 河南 郑州 450052
2 国网河南省电力公司电力科学研究院, 河南 郑州 450052
3 河南恩湃高科集团有限公司, 河南 郑州 450052
4 南京大学 电子科学与工程学院, 南京 210046
针对高动态范围的红外图像动态范围压缩和细节增强问题, 文中采用基于基层-细节分层处理融合的增强框架, 提出基于拉普拉斯滤波器的基层处理方法, 将高动态红外图像的动态范围压缩到可显示的低动态范围图像, 同时保留图像局部对比度。针对图像中的细节分量, 提出对原始输入高动态范围红外图像提取梯度信息并做非线性增强, 然后将低动态范围图像与增强的梯度信息通过优化融合重建, 得到细节增强的红外图像。实验结果表明, 新算法有效地提高了红外图像的整体对比度, 保留图像的细节信息, 有较佳的图像视觉表现。
高动态范围 红外图像 动态范围压缩 细节增强 最优化重建 high dynamic range infrared images dynamic range compression detail enhancement optimized reconstruction
王园园 1,2,3,4,*赵耀宏 1,3,4罗海波 1,3,4李方舟 1,2,3,4
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
4 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
动态范围压缩和细节增强是红外图像处理的两个重要课题。为了将高动态海面背景红外图像清晰显示, 提出一种高动态范围压缩及细节增强算法。首先, 通过基于梯度边缘信息的多方向拉普拉斯增强方法, 将梯度图像平滑处理, 并与多方向拉普拉斯滤波相乘, 实现高动态范围图像的细节增强; 然后统计增强后图像的动态广义直方图信息; 最后采用灰度级分组的方法构造映射函数, 将高动态范围压缩到8 bits, 输出可清晰显示的红外图像。对大量海面背景红外图像进行实验分析, 结果表明, 该算法提高了图像的对比度, 有效增强了舰船目标细节, 同时抑制了海面背景噪声的放大和光晕现象的产生, 最终获得较好的输出图像。
动态范围压缩 灰度级分组 细节增强 拉普拉斯增强 海面红外图像 dynamic range compression gray level grouping detail enhancement Laplacian enhancement sea-surface infrared image 红外与激光工程
2019, 48(1): 0126003