红外与可见光图像预处理技术研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:mikecxybb
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本课题来源于工信部项目专题四“船载海面遇险目标快速搜寻技术研究及装置开发”的子专题5“基于船载的红外与可见光海面遇险目标搜寻系统研发”。针对大型深远海救助船所处的复杂海洋环境,利用红外与可见光等探测成像设备,通过构建救助船载海面遇险目标搜寻系统,能够快速并大范围搜寻海面遇险目标,提升海面遇险目标的检测、定位和跟踪能力,进而提升我国远航救助船在复杂海况下海面遇险目标的搜救成功率。图像预处理技术针对红外、可见光图像存在的质量退化问题进行处理优化,提升图像质量,为后续图像配准、目标检测等研究提供技术保障。本文的图像的预处理技术研究主要包含两部分:红外图像对比度增强和红外图像去模糊算法研究,可见光图像去除色彩失真的暗通道去雾算法研究。红外图像对比度增强算法研究主要针对原始红外图像存在的对比度低、纹理细节信息不清晰以及亮度不均匀等问题,提出一种融合边缘信息的对比度增强算法,该方法是将分层处理和增强滤波相结合实现红外图像的对比度增强。第一步分层处理,使用引导滤波对原始红外图像进行分层处理得到基础子图像和细节子图像,分别使用对比度限制的直方图均衡化和Gamma变换对基础子图像和细节子图像进行处理,并将处理后的两幅子图像融合成图ISD;第二步增强滤波,依次使用自适应直方图均衡化和拉普拉斯锐化滤波方法对原始红外图像进行处理并生成图 ILaplace;最后,将前两步生成的图ILaplace与图ISD进行加权融合得到最终的对比度增强图像,该图像能够克服“过增强”和梯度反转现象,对比度与纹理细节信息都得到了明显提升。红外图像去模糊算法研究主要针对原始红外图像存在的细节模糊等问题,在经典去模糊算法露西理查德(Richardson-Lucy,RL)算法的基础上,提出了一种基于RL改进的去模糊算法,在RL算法的迭代过程中引入局部先验和辅助图,使用局部先验实现对图像光滑区域振铃效应的抑制作用,使用辅助图防止迭代过程中噪声的放大;通过选取合理的参数使该算法在抑制振铃效应传播和噪声放大,保证图像细节信息完整等得到了较好的效果。可见光去雾算法研究主要针对何凯明暗通道先验去雾算法处理后图像存在的色彩失真问题,提出了一种去除色彩失真的暗通道去雾算法。在何凯明暗通道先验去雾公式中引入一个边界参数,使改进的去雾算法对不满足暗通道先验假设的明亮白色区域的透射率计算更准确,避免了有雾可见光图像经过去雾处理后产生的色彩失真现象,使处理后可见光图像的整体视觉效果得以显著提高。通过实验验证了本文改进的去雾算法在去除色彩失真方面的有效性。为了验证本文研究的三种图像预处理算法的有效性,选取合适的红外图像和可见光图像对三种图像预处理算法分别进行了对比实验,从主观视觉效果评价和客观质量评价两方面对算法的有效性进行了验证和评价。经过实验证实,本文研究的三种图像预处理算法均能达到很好的处理效果,与其他图像预处理算法相比较具有明显的优越性。
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