CN106780382A - 浮点图像的自动增益控制显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于图像显示处理技术领域，具体涉及一种浮点图像的自动增益控制显示方法，该方法实现不同场景红外浮点图像输出增益的自动控制，增强浮点的图像表现力，解决浮点图像的自动增益控制问题。

Description

浮点图像的自动增益控制显示方法

技术领域

本发明属于图像显示处理技术领域，具体涉及一种浮点图像的自动增益控制显示方法。

背景技术

在红外热波无损检测等应用过程中，通常需要对原始的红外图像进行数据处理，为了提高处理精度，结果图像通常为浮点图像，而大多数的显示系统仅接受8位整形数据格式的图像信号输入，因此需要将浮点图像数据转换为适合显示的8位整形图像数据格式。

在由浮点图像转换为8位整形图像过程中，通常采用增益偏置控制方法实现数据格式的转换和图像增强，具有场景适应能力强，占用资源少，处理速度快的优点。

增益偏置控制方法的关键问题在于增益系数k的自动获取方法，在整形格式图像中，可以参考直方图来计算增益系数k，从而获得较好的显示效果，但是由于浮点图像不能直接进行直方图统计，给自动增益控制带来了困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种适用于各类浮点图像的自动增益控制方法，实现不同场景红外浮点图像输出增益的自动控制，增强浮点的图像表现力，解决浮点图像的自动增益控制问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种浮点图像的自动增益控制显示方法，其包括如下步骤：

步骤1：对于输入的原始浮点图像F，计算其亮度极小值f_min；

步骤2：为防止输入原始浮点图像F中的背景值过高，应用式(1)进行处理，得到减背景后的浮点图像G；

G＝F-f_min (1)

步骤3：分别计算减背景后浮点图像G的亮度均值u和亮度极大值g_max；

步骤4：将减背景后浮点图像G转换为14bit整形数据格式；

分别计算第一放缩系数λ₁、第二放缩系数λ₂，选取两者的小值作为最终放缩系数λ，用最终放缩系数λ乘以减背景后浮点图像G，并进行取整运算得到整形数据格式图像J；

λ＝min(λ₁,λ₂) (4)

J＝INT(λ*G) (5)

步骤5：计算整形数据格式图像J的直方图H；

步骤6：统计直方图H中像素数目大于0的灰度级数量n；

步骤7：分别计算整形数据格式图像J中的灰度极小值j_min和灰度极大值j_max，应用公式(8)计算输出图像的第一中间增益系数k₁；

k₁＝255/(j_max-j_min) (8)

步骤8：根据第一中间增益系数k₁，应用公式(9)计算输出图像的第二中间增益系数k₂；

k₂＝255/n (9)

步骤9：应用公式(10)计算输出图像的增益系数k，m为融合系数；

k＝m*k₁+(1-m)*k₂ (10)

步骤10：由增益偏置公式(11)，逐像素计算输出8位图像的灰度值y_ij，j_ij表示输入图像中坐标位置(i,j)点的灰度值；k为上步计算得到的增益系数，b为偏置系数；

y_ij＝k*(j_ij-u)+b (11)

步骤11：对步骤10中输出的y_ij取整到[0,255]之间，得到最终的8位图像灰度值。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明提供一种适用于各类浮点图像的自动增益控制方法，实现不同场景红外浮点图像输出增益的自动控制，增强浮点的图像表现力，解决浮点图像的自动增益控制问题。

附图说明

图1为浮点图像数据格式示意图。

图2为整形图像数据格式示意图。

图3为图像J的直方图示意图。

图4为输出的8位图像示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决上述技术问题，本发明提供一种浮点图像的自动增益控制显示方法，其包括如下步骤：

步骤1：对于输入的原始浮点图像F，计算其亮度极小值f_min；

步骤2：为防止输入原始浮点图像F中的背景值过高，应用式(1)进行处理，得到减背景后的浮点图像G；

G＝F-f_min (1)

步骤3：分别计算减背景后浮点图像G的亮度均值u和亮度极大值g_max；

步骤4：将减背景后浮点图像G转换为14bit整形数据格式；

分别计算第一放缩系数λ₁、第二放缩系数λ₂，选取两者的小值作为最终放缩系数λ，用最终放缩系数λ乘以减背景后浮点图像G，并进行取整运算得到整形数据格式图像J；

λ＝min(λ₁,λ₂) (4)

J＝INT(λ*G) (5)

步骤5：计算整形数据格式图像J的直方图H；

步骤6：统计直方图H中像素数目大于0的灰度级数量n；

步骤7：分别计算整形数据格式图像J中的灰度极小值j_min和灰度极大值j_max，应用公式(8)计算输出图像的第一中间增益系数k₁；

k₁＝255/(j_max-j_min) (8)

步骤8：根据第一中间增益系数k₁，应用公式(9)计算输出图像的第二中间增益系数k₂；

k₂＝255/n (9)

步骤9：应用公式(10)计算输出图像的增益系数k，融合系数m通常取0.65；

k＝m*k₁+(1-m)*k₂ (10)

步骤10：由增益偏置公式(11)，逐像素计算输出8位图像的灰度值y_ij，j_ij表示输入图像中坐标位置(i,j)点的灰度值；k为上步计算得到的增益系数，b为偏置系数，b通常取b＝128；

y_ij＝k*(j_ij-u)+b (11)

步骤11：对步骤10中输出的y_ij取整到[0,255]之间，得到最终的8位图像灰度值。

实施例

本实施例采用一幅分辨率为640*512的非制冷型红外热像仪获取原始数据，经过中间图像处理后转换为了浮点图像。该浮点图像的灰度均值0.8947，灰度最小值0.8168，灰度最大值1.0。如图1所示。

步骤一：将浮点图像转换为整形数据格式图像J。按照公式(2)～(4)，计算得到λ₁＝105146，λ₂＝16383，λ＝16383，按照公式(5)得到整形数据格式图像J。如图2所示。

步骤二：计算整形数据格式图像J的直方图。按照公式(6)～(10)，计算得到k₁＝0.0850，k₂＝0.4904，k＝0.2269。如图3所示。

步骤三：按照公式(11)得到最终的输出图像，如图4所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种浮点图像的自动增益控制显示方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤1：对于输入的原始浮点图像F，计算其亮度极小值f_min；

步骤2：为防止输入原始浮点图像F中的背景值过高，应用式(1)进行处理，得到减背景后的浮点图像G；

G＝F-f_min (1)

步骤3：分别计算减背景后浮点图像G的亮度均值u和亮度极大值g_max；

步骤4：将减背景后浮点图像G转换为14bit整形数据格式；

分别计算第一放缩系数λ₁、第二放缩系数λ₂，选取两者的小值作为最终放缩系数λ，用最终放缩系数λ乘以减背景后浮点图像G，并进行取整运算得到整形数据格式图像J；

${\mathrm{\λ}}_1=\frac{16383}{2*u}---\left(2\right)$

${\mathrm{\λ}}_2=\frac{16383}{g_{max}}---\left(3\right)$

λ＝min(λ₁,λ₂) (4)

J＝INT(λ*G) (5)

步骤5：计算整形数据格式图像J的直方图H；

步骤6：统计直方图H中像素数目大于0的灰度级数量n；

$n=\underset{i=0}{\overset{p_{\max }}{\mathrm{\Σ}}}t\left(H\right(i\left)\right)---\left(6\right)$

$t\left(H\right(i\left)\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \left(H\right(i)=0)\\ 1& \left(H\right(i)>0)\end{array}\right.---\left(7\right)$

步骤7：分别计算整形数据格式图像J中的灰度极小值j_min和灰度极大值j_max，应用公式(8)计算输出图像的第一中间增益系数k₁；

k₁＝255/(j_max-j_min) (8)

步骤8：根据第一中间增益系数k₁，应用公式(9)计算输出图像的第二中间增益系数k₂；

k₂＝255/n (9)

步骤9：应用公式(10)计算输出图像的增益系数k，m为融合系数；

k＝m*k₁+(1-m)*k₂ (10)

步骤10：由增益偏置公式(11)，逐像素计算输出8位图像的灰度值y_ij，j_ij表示输入图像中坐标位置(i,j)点的灰度值；k为上步计算得到的增益系数，b为偏置系数；

y_ij＝k*(j_ij-u)+b (11)

步骤11：对步骤10中输出的y_ij取整到[0,255]之间，得到最终的8位图像灰度值。