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。

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。

直方图均衡类算法由于缺乏限制项, 增强后的红外图像易出现灰度级合并和过增强, 视觉效果不佳。为解决上述问题, 提出基于场景复杂度限制型的平台直方图均衡算法。该算法首先提出对图像场景复杂度进行估计, 并将Harris角点数量作为图像复杂度评价依据。然后建立类似sigmoid函数的图像复杂度评价函数, 将场景复杂度标准化。最后综合考虑图像复杂度和防止原图均值漂移, 依据平台直方图均衡原理获取全局变换函数, 重建红外图像。实验结果表明: 该方法可有效地依据不同场景实现红外图像增强, 不出现过增强和噪声放大。客观评价指标表明, 该方法在保持图像均值亮度和图像信息熵方面表现优异。

红外焦平面探测器输出的信号通常为14 bit数字图像,要在常用的显示器上显示必须将14 bit的图像压缩到8 bit,压缩算法直接影响到了图像的细节和对比度。提出了一种基于图像局部信息的红外图像动态范围压缩算法,通过高斯滤波器将原始红外图像分解为基图像和细节图像,并统计原始图像每个像素的局部方差,然后根据每个像素的局部方差计算细节图像的自动增益函数,最后,将基图像进行平台直方图均衡化后与细节图像合成得到压缩后的图像。通过对多种场景的红外图像进行仿真验证,表明该算法能较好地增强图像的细节。

红外探潜仪是反潜巡逻机携带的一种重要的非声探潜设备。研究了一种基于高速数字信号处理器(DSP)的非制冷红外焦平面成像系统核心组件, 实现了红外探测器数据采集、红外图像实时非均匀性校正、红外图像灰度变换等功能, 取得了很好的效果。

探讨了红外成像系统实时信号处理算法、硬件结构等关键技术。提出了一种新的自适应两点非均匀性校正(ATPC)算法，该算法以快门为目标场景来实时更新校正参数，能有效克服红外焦平面阵列(IRFPA)响应随时间漂移导致的两点非均匀性校正算法失效问题。采用查找表结构来实现平台直方图均衡(PE)算法，并对PE算法进行了优化，降低了运算量和存储空间需求。硬件系统采用两片同步动态随机存储器(SDRAM)的乒乓缓存结构，在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现了IRFPA的ATPC和PE算法的并行操作。实验结果表明，对320×240的IRFPA，在50 MHz系统时钟下，帧频为60 Hz时系统工作良好，处理后的红外图像质量有了明显改善，系统结构简单便于小型化，能够满足实时动态检测及追踪需求。

针对红外图像特别是红外弱小目标图像的特点,提出了一种基于双平台的直方图均衡算法.在对统计直方图设置两个不同的平台阈值的基础上,对修改后的直方图进行均衡化处理,然后对得到的图像进行灰度间距上的均衡化处理.算法中的上限平台阈值对背景和噪声进行了适当抑制,下限平台阈值对小目标和细节进行了适当放大,从而克服了一般直方图均衡化在对红外图像增强时的缺点.相对单平台直方图的均衡算法,能够增强图像整体效果,同时较好地保持了图像细节.

提出了一种基于Nios Ⅱ的红外图像灰度变换设计方案,并详细介绍了红外图像灰度变换算法以及系统硬、软件设计以及实现方法.针对红外图像的特点,提出了一种基于平台直方图均衡的红外图像灰度变换算法,并在Cyclone Ⅱ系列FPGA上实现了该算法,其处理单元采用嵌入式处理器软核Nios Ⅱ.实验结果表明,该系统能很好地实现红外图形灰度变换,并在一定程度上抑制了背景,提升了目标.

针对红外图像的特点,提出了一种基于平台直方图均衡化的自适应红外图像增强算法.该算法通过自适应地选择平台阈值,对红外图像进行增强处理,克服了采用一般直方图均衡化增强红外图像的缺点,同时算法的运算量远远小于其他平台直方图均衡化算法,便于实时实现.理论分析和仿真结果均表明,该算法对红外图像具有很好的增强效果,可较好的抑制背景的增强,突出目标.