紅外圖像非均勻性校正算法及圖像質(zhì)量評價的研究.pdf

1、紅外成像技術(shù)是利用紅外探測器對物體的熱輻射場進行探測，使波長在1-2.5μm，3-5μm和8-14μm的熱輻射形成圖像，將因亮度極低、被遮擋等原因，無法觀測到的場景或目標(biāo)顯示出來，擴展了人眼視覺的能力，廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如夜視儀，安全監(jiān)控、軍事偵察、高端武器裝備。在精密工業(yè)領(lǐng)域也有重要應(yīng)用，如熱探傷等方面。
　　由于紅外成像系統(tǒng)的復(fù)雜性和局限性，在紅外焦平面探測器、信號驅(qū)動和處理電路、光學(xué)系統(tǒng)等各個環(huán)節(jié)引入各類型噪聲，造成紅外圖

2、像被噪聲污染嚴(yán)重、對比度低。本論文研究的目的是對被噪聲污染的紅外圖像進行復(fù)原，降低噪聲，提高信噪比和對比度，從而為目標(biāo)跟蹤提供保障。
　　本論文通過分析紅外成像系統(tǒng)噪聲的來源和種類，從統(tǒng)計學(xué)角度對噪聲分布建模，用多種數(shù)字信號處理的方法對紅外圖像的主要噪聲——非均勻性噪聲進行校正，并設(shè)計出一種新的客觀指標(biāo)對紅外圖像質(zhì)量進行評價。
　　本文首次提出“基于暗幀序列的卡爾曼濾波紅外圖像復(fù)原算法”。類似于成像電路的定標(biāo)，需在拍攝紅外圖

3、像之前拍攝暗幀序列。將紅外成像系統(tǒng)假設(shè)為時不變系統(tǒng)，然后將卡爾曼濾波器作用于暗幀序列圖像，用于估計成像系統(tǒng)的固定模式噪聲(FPN)，并首次引進噪聲影響因子(NIF)，評估每個像素的固定模式噪聲(FPN)對成像質(zhì)量的影響。實驗表明，本算法提高了圖像的對比度，突出了目標(biāo)，對紅外圖像的噪聲有很好的抑制作用。
　　本文提出了“基于各向異性混合高斯分布函數(shù)(GSM)先驗?zāi)Ｐ偷膯螏t外圖像的非均勻性校正”。將貝葉斯-最大后驗概率和最優(yōu)估計理論

4、結(jié)合起來，著重研究紅外圖像及其梯度場的先驗?zāi)Ｐ?，用GSM先驗?zāi)Ｐ蛿M合紅外圖像的梯度邊緣分布，推導(dǎo)出一種各向異性的正則化算法，在單幀圖像上對非均勻性噪聲進行校正，取得了很好的效果，同時很好地了保留圖像中景物的邊緣和細節(jié)。
　　本文提出了“改進的加權(quán)最小二乘(WLS)的非均勻校正”方法，即在最小二乘的平方和中加入適當(dāng)?shù)臋?quán)重，調(diào)整各正則項的作用，誤差大的項在平方和中的取值就偏大，以保持盡量多的有用信息，并根據(jù)紅外非均勻噪聲的特點重新設(shè)計