一種紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及紅外圖像處理，具體來說，涉及紅外圖像直方圖均衡處理技術。
【背景技術】：
[0002] 紅外熱像儀獲取的大動態(tài)范圍內的紅外圖像普遍存在對比度低和細節(jié)表現(xiàn)不足 的問題，普通的線性拉伸或分段線性拉伸方法對于圖像背景和圖像細節(jié)一視同仁，在提高 了圖像對比度的同時也提高了背景圖案對顯示灰度級的占有，而真正目標細節(jié)只占有了少 量的顯示灰度級，造成目標細節(jié)分辨力不足。于是在紅外熱像儀圖像處理時，直方圖均衡技 術特別是平臺直方圖技術得到了廣泛應用。直方圖均衡技術一大特點是原始圖像的灰度重 心必然映射到顯示灰度中心，這在處理大背景圖像情況時直方圖均衡的缺點非常明顯，使 得目標細節(jié)非常聚集，甚至不如線性拉伸方法。于是對平臺直方圖均衡的研究和應用越來 越多，平臺直方圖的目的就是要抑制大背景所占有的灰度比重，提高目標細節(jié)的比重，然而 平臺直方圖對圖像重心把握有很大偏差，造成處理后的圖像目標細節(jié)部分過于夸張，圖像 其余部分灰度級過于聚集。自適應平臺直方圖均衡是解決此問題的一種方法，其實施方案 是，對于不同圖像輸入灰度，不采用統(tǒng)一的平臺值，而是根據(jù)圖像直方圖分布的普遍共性， 多采用接近于"V"型平臺值，提高分布在兩端的平臺值，降低分布在中心的平臺值。
[0003] 然而，雖然自適應平臺直方圖均衡技術引進加權函數(shù)明顯大大提高了運算量，但 也不太適合紅外熱像儀這種在大動態(tài)范圍內無固定圖像灰度基準的情況，針對紅外熱像儀 獲取的不同場景，加權函數(shù)要不斷地做伸縮處理，算法較為復雜。

【發(fā)明內容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供紅外圖像處理效果較好、數(shù)據(jù)運算量大大下降、節(jié)約 了設計成本的技術方案。
[0005] 本發(fā)明的目的之一在于解決平臺直方圖均衡在處理紅外圖像時圖像灰度中心難 以確定，導致圖像灰度重心偏移造成圖像視覺感光不協(xié)調以及目標細節(jié)不明顯的問題。
[0006] 為此，本發(fā)明提供一種紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，包括：通過處理所輸入 的紅外圖像形成直方圖，根據(jù)所述紅外圖像比特位數(shù)b來獲取對應的像素灰度級值區(qū)間記 為n、及與所述區(qū)間內各像素灰度級值對應的各直方圖統(tǒng)計值記為HIST_STAT(n);按所述 像素灰度級值由小到大累加所對應的各直方圖統(tǒng)計值直至大于閾值A時，將當前直方圖統(tǒng) 計值所對應像素灰度級值作為低邊界；按所述像素灰度值由大到小累加所對應的各直方圖 統(tǒng)計值直至大于所述閾值A時，將當前直方圖統(tǒng)計值所對應像素灰度級值作為高邊界；對 所述高、低邊界之間的像素灰度級值對應的直方圖統(tǒng)計值進行平臺第一累加計算，以獲取 平臺第一累加計算結果記為HIST_T，所述平臺第一累加計算為將大于預設平臺值T的所述 直方圖統(tǒng)計值替換為T進行累加；對所述高低邊界之間的各像素灰度級值對應直方圖統(tǒng)計 值作平臺第一累加計算，直至大于所述第一累加計算結果HIST_T的1/2時，以當前直方圖 統(tǒng)計值對應的像素灰度級值為圖像重心記為HIST_M;分別對小于所述像重心HIST_M的各 像素灰度級值、大于所述圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作均衡處理。
[0007] 所述分別對小于所述像重心HIST_M的各像素灰度級值、大于所述圖像重心HIST_ M的各像素灰度級值作均衡處理包括：
[0008] (a)對小于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作平臺第二累加計算，
[0009] 所述平臺第二累加計算公式為：
【主權項】
1. 一種紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，其特征在于，包括： 通過處理所輸入的紅外圖像形成直方圖，根據(jù)所述紅外圖像比特位數(shù)b來獲取對應 的像素灰度級值區(qū)間記為n、及與所述區(qū)間內各像素灰度級值對應的各直方圖統(tǒng)計值記為 HIST_STAT(n)； 按所述像素灰度級值由小到大累加所對應的各直方圖統(tǒng)計值直至大于閾值A時，將當 前直方圖統(tǒng)計值所對應像素灰度級值作為低邊界； 按所述像素灰度級值由大到小累加所對應的各直方圖統(tǒng)計值直至大于所述閾值A時， 將當前直方圖統(tǒng)計值所對應像素灰度級值作為高邊界； 對所述高、低邊界之間的像素灰度級值對應的直方圖統(tǒng)計值進行平臺第一累加計算， 以獲取平臺第一累加計算結果記為HIST_T，所述平臺第一累加計算為將大于預設平臺值T 的所述直方圖統(tǒng)計值替換為T進行累加； 對所述高低邊界之間的各像素灰度級值對應直方圖統(tǒng)計值作平臺第一累加計算，直至 大于所述第一累加計算結果HIST_T的1/2時，以當前直方圖統(tǒng)計值對應的像素灰度級值為 圖像重心記為HIST_M; 分別對小于所述圖像重心HIST_M的各像素灰度級值、大于所述圖像重心HIST_M的各 像素灰度級值作均衡處理。
2. 如權利要求1所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，其特征在于，所述分別對 小于所述圖像重心HIST_M的各像素灰度級值、大于所述圖像重心HIST_M的各像素灰度級 值作均衡處理包括： (a) 對小于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作平臺第二累加計算，所述平臺第二累 加計算公式為：
得到平臺第二累加結果，記為HIST_ADD(m)，mG[〇，HIST_M)，并且獲取小于圖像重心 區(qū)域的平臺統(tǒng)計總和值HIST_SUM_LOW=HIST_ADD(0); (b) 對大于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作平臺第三累加計算，所述平臺第三累 加計算公式為：
得到平臺第三累加結果，記為HIST_ADD(m)，mG(HIST_M，2b-l]，并且獲取大于圖像重 心區(qū)域的平臺統(tǒng)計總和值HIST_SUM_HIGH=HIST_ADD(2b-l); (c) 根據(jù)公式： VOUT=128-128*HIST_ADD(m)/HIST_SUM_LOff,mG[0,HIST_M) 的計算結果，對小于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值對應像素點數(shù)量作均衡處理； (d) 根據(jù)公式： VOUT=128+128*HIST_ADD(m)/HIST_SUM_HIGH,mG(HIST_M, 2b-l] 的計算結果，對大于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值對應像素點數(shù)量作均衡處理。
3. 如權利要求2所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，其特征在于，在所述步驟 (c)和（d)前還包括將圖像重心HIST_M映射到所述直方圖顯示的步驟。
4. 如權利要求1至3中任意一項所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，其特征在 于，所述直方圖統(tǒng)計值為所述各像素灰度級值的像素點數(shù)量。
5. 如權利要求4所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法，其特征在于，所述閾值A為 所輸入的紅外圖像的像素點總數(shù)的1/4。
6. -種紅外圖像雙向直方圖均衡處理系統(tǒng)，其特征在于，包括： 輸入直方圖統(tǒng)計單元，用于通過處理所輸入的紅外圖像形成直方圖，根據(jù)所述紅外圖 像比特位數(shù)b來獲取對應的像素灰度級值區(qū)間記為n、及與所述區(qū)間內各像素灰度級值對 應的各直方圖統(tǒng)計值記為HIST_STAT(n); 高低邊界獲取單元，用于按所述像素灰度級值由小到大累加所對應的各所述直方圖統(tǒng) 計值直至大于閾值A時，將當前直方圖統(tǒng)計值所對應像素灰度級值作為低邊界，以及用于 按所述像素灰度值由大到小累加所對應的各所述直方圖統(tǒng)計值直至大于所述閾值A時，將 當前直方圖統(tǒng)計值所對應像素灰度級值作為高邊界； 圖像重心獲取單元，用于對所述高低邊界之間的各像素灰度級值對應的各所述直方圖 統(tǒng)計值進行平臺累加，以獲取總平臺統(tǒng)計累加值HIST_T，其中，所述平臺累加指的是將大于 預設平臺值T的所述直方圖統(tǒng)計值替換為T進行累加，對所述高低邊界之間的各像素灰度 級值對應直方圖統(tǒng)計值作所述平臺累加，直至大于所述第一累加計算結果HIST_T的1/2 時，以當前直方圖統(tǒng)計值對應的像素灰度級值為圖像重心HIST_M; 雙向均衡處理單元，用于分別對小于所述像重心HIST_M的各像素灰度級值、大于所述 圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作均衡處理。
7. 如權利要求6所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向均 衡處理單元包括雙向統(tǒng)計累加單元、雙向均衡輸出單元，所述雙向均衡處理單元用于所述 分別對小于所述像重心HIST_M的各像素灰度級值、大于所述圖像重心HIST_M的各像素灰 度級值作均衡處理指的是： 所述雙向統(tǒng)計累加單元，用于： 對小于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作平臺第二累加計算，所述平臺第二累加 計算公式為：
得到平臺第二累加結果，記為HIST_ADD(m)，mG[〇，HIST_M)，并且獲取小于圖像重心HIST_M區(qū)域的平臺統(tǒng)計總和HIST_SUM_LOW=HIST_ADD(0); 對大于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值作平臺第三累加計算，所述平臺第三累加 計算公式為：
得到平臺第三累加結果，記為HIST_ADD(m)，mG(HIST_M，2b-l]，并且獲取大于圖像重 心各的平臺統(tǒng)計總和HIST_SUM_HIGH=HIST_ADD(2b-l); 所述雙向均衡輸出單元，用于 根據(jù)公式： V0UT=128-128*HIST_ADD(m)/HIST_SUM_LOff,mG[0,HIST_M) 的計算結果，對小于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值對應像素點數(shù)量作均衡處理； 根據(jù)公式： VOUT=128+128*HIST_ADD(m)/HIST_SUM_HIGH，mG(HIST_M，2b-l] 的計算結果，對大于圖像重心HIST_M的各像素灰度級值對應像素點數(shù)量作均衡處理。
8. 如權利要求7所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向均 衡處理單元還用于將圖像重心HIST_M映射到所述直方圖顯示。
9. 如權利要求6至8中任意一項所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理系統(tǒng)，其特征在 于，所述直方圖統(tǒng)計值為所述各像素灰度級值的像素點數(shù)量。
10. 如權利要求9所述的紅外圖像雙向直方圖均衡處理系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值A 為所輸入的紅外圖像的像素點總數(shù)的1/4。
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種紅外圖像雙向直方圖均衡處理方法及系統(tǒng)，通過處理所輸入的紅外圖像形成直方圖，進而計算高、低邊界，通過預設平臺值及所述高低邊界計算圖像灰度重心位置，再將由所述重心位置劃分的暗部及亮部分別進行均衡處理，如此，計算方法適合適應性更強，在處理大背景小目標細節(jié)的圖像時具有明顯優(yōu)勢，有效降低數(shù)據(jù)運算量及設計成本，同時，從本發(fā)明技術方案求得的圖像重心分析，對紅外圖像亮部目標細節(jié)體現(xiàn)將更加明顯，較之經(jīng)更加符合人眼觀察習慣，并且相對現(xiàn)有平臺直方圖均衡相比較，本發(fā)明技術方案處理后的亮部目標細節(jié)不至于太過夸張，有利于紅外圖像暗部其他細節(jié)的體現(xiàn)。
【IPC分類】G06T5-00, G06T5-40
【公開號】CN104574280
【申請?zhí)枴緾N201310480270
【發(fā)明人】梅平, 呂超英, 龔亮
【申請人】無錫華潤矽科微電子有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月15日