CN107888804A - 热像仪图像处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热像仪图像处理方法及装置，方法包括：基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。本发明热像仪图像处理方法及装置，能够有效减弱热像仪拍摄图像因渐晕效应导致的亮度不一致，方法简单有效。

Description

热像仪图像处理方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种热像仪图像处理方法及装置。
背景技术
渐晕效应是光学系统输出端产生的信号与位置相关的光强衰减的问题，在光学系统中，当远离光轴的物点成像时，由于光阑的存在，使能够到达像面上的光束逐渐变得窄小，导致使离轴的像点逐渐变暗，表现出图像由中心到边缘亮度不一致。渐晕效应的存在对图像对比度、焦平面非均匀性、探测器灵敏度等有诸多不利影响。
现有技术中，对热像仪存在的渐晕效应的处理方法是利用光学系统相关的光学参数和几何参数，或者通过事先的相关实验计算出渐晕系数，来对热像仪拍摄的图像进行处理以削弱图像亮度不一致的问题，但现有这些方法增加了实际工程应用的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种热像仪图像处理方法及装置，能够有效减弱热像仪拍摄图像因渐晕效应导致的亮度不一致，方法简单有效。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种热像仪图像处理方法，包括：
基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；
基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
可选的，所述基本渐晕图像的获取方法包括：
以热像仪对温度分布均匀的画面拍摄图像；
对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点；
对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
可选的，所述对拍摄的图像进行滤波处理包括：对拍摄的图像进行均值滤波处理。
可选的，在所述基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量之前，还包括：
将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
可选的，根据以下公式计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数：
其中，k表示相关系数，(i，j)表示图像像素点的坐标，Xi,j表示拍摄的图像中像素点(i，j)的亮度值，Ci,j表示所述基本渐晕图像中对应像素点(i，j)记录的值。
可选的，根据以下公式改变所述图像中每一像素点的亮度值：X＝X-k·C，其中，X表示拍摄的当前帧图像，X表示通过校正后输出的图像，C表示所述基本渐晕图像。
可选的，根据以下公式进行迭代运算：
k＝α·k+(1-α)·k-1；
其中，k表示由当前帧图像计算出的相关系数，k-1表示由上一帧图像计算出的相关系数，α表示迭代系数。
一种热像仪图像处理装置，包括：
第一运算模块，用于基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；
校正模块，用于利用所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
可选的，还包括用于获取所述基本渐晕图像的获取模块，所述获取模块包括：
处理单元，用于对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点，所述热像仪拍摄的图像为热像仪对温度分布均匀的画面拍摄得到的图像；
运算单元，用于对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
可选的，还包括第二运算模块，用于在所述基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量之前，将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
由上述技术方案可知，本发明所提供的热像仪图像处理方法及装置，首先基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算图像与基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；然后，基于基本渐晕图像和获得的相关系数，获得对图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变图像中每一像素点的亮度值，从而对图像各像素点的亮度进行校正。本发明热像仪图像处理方法及装置，能够有效减弱热像仪拍摄图像因渐晕效应导致的亮度不一致，方法简单有效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种热像仪图像处理方法的流程图；
图2为本发明实施例中获取基本渐晕图像的方法流程图；
图3为本发明又一实施例提供的一种热像仪图像处理方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种热像仪图像处理装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例提供的一种热像仪图像处理方法，包括步骤：
S10：基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值。
首先说明的是，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值。
可选的，基本渐晕图像可通过以下方法获取，请参考图2，具体包括步骤：
S100：以热像仪对温度分布均匀的画面拍摄图像。
在具体实施时，在热像仪运行中当拍摄画面出现较明显的渐晕现象时，以热像仪对目标画面拍摄，获得的图像记为C0。
S101：对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点。
本步骤通过对拍摄的原始图像滤波处理，消除所拍摄图像中的噪点，以减轻图像亮度存在的非均匀性。在具体实施时可采用均值滤波处理方法，具体为根据以下公式处理图像：
其中，C0(i+m,j+n)表示图像C0中像素点(i+m,j+n)的亮度值，C1表示处理后的图像，r为滤波半径，经验值为3。
可以理解的是，在本方法其他实施方式中也可采用其它滤波处理方法对原始图像进行处理，来消除所拍摄的原始图像中的噪点，也在本发明保护范围内。
S102：对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
本步骤中首先求取处理后图像的亮度均值，具体可根据以下公式(2)求取处理后图像的亮度均值：
其中，C1(i,j)表示图像C1中像素点(i,j)的亮度值，表示处理后图像的亮度均值，图像包含M×N个像素点。
然后根据公式(3)对处理后图像的每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算：
而后将得到的结果保存，作为基本渐晕图像C。
本步骤中对于热像仪实时拍摄到的图像，基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算当前帧图像与基本渐晕图像的相关系数，在具体实施时，可根据以下公式计算：
其中，k表示相关系数，(i，j)表示图像像素点的坐标，Xi,j表示拍摄的图像中像素点(i，j)的亮度值，Ci,j表示所述基本渐晕图像中对应像素点(i，j)记录的值。
S11：基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
根据上步骤计算得到的相关系数以及存储的基本渐晕图像，可计算得到对当前帧图像每一像素点进行亮度校正的校正量，具体可根据以下公式计算：
X＝X-k·C； (5)
其中，X表示拍摄的当前帧图像，X表示通过校正后输出的图像，即为去光晕现象之后的图像。
最后将当前帧图像经过校正处理后的图像输出。
因此本实施例热像仪图像处理方法，通过采集温度分布均匀面获得基本渐晕图像，利用基本渐晕图像与实时拍摄的图像计算二者的相关系数，实时拍摄的图像针对渐晕效应的校正量可以由基本渐晕图像和二者的相关系数得到，从而对实时拍摄的图像亮度进行校正，削弱拍摄图像因渐晕效应导致的亮度不一致。可见与现有方法相比，本方法简单有效。
进一步的，请参考图3，在本热像仪图像处理方法的一种优选实施例中，在上述实施例的基础上，在步骤S11之前还包括：
步骤S12：将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
具体可根据以下公式进行迭代运算：
k＝α·k+(1-α)·k-1； (6)
其中，k表示由当前帧图像计算出的相关系数，k-1表示由上一帧图像计算出的相关系数，α表示迭代系数。在实际应用中，迭代系数α的取值区间可以是[0,02，0.2]。
本实施例方法中，根据当前帧图像计算出相关系数后，将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，通过本步骤可以防止某一帧图像的突兀性导致计算的相关系数不准确，而影响整个视频的校正效果。
相应的，请参考图4，本发明实施例还提供一种热像仪图像处理装置，包括：
第一运算模块20，用于基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；
校正模块21，用于利用所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
由上述内容可知，本实施例热像仪图像处理装置，首先基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算图像与基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；然后，基于基本渐晕图像和获得的相关系数，获得对图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变图像中每一像素点的亮度值，从而对图像各像素点的亮度进行校正。本实施例热像仪图像处理装置，能够有效减弱热像仪拍摄图像因渐晕效应导致的亮度不一致，方法简单有效。
进一步的，本实施例装置还包括用于获取所述基本渐晕图像的获取模块，所述获取模块包括：
处理单元，用于对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点，所述热像仪拍摄的图像为热像仪对温度分布均匀的画面拍摄得到的图像；
运算单元，用于对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
进一步的，本实施例装置还包括：第二运算模块，用于在所述基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量之前，将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
以上对本发明所提供的热像仪图像处理方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热像仪图像处理方法，其特征在于，包括：
基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；
基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
2.根据权利要求1所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，所述基本渐晕图像的获取方法包括：
以热像仪对温度分布均匀的画面拍摄图像；
对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点；
对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
3.根据权利要求2所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，所述对拍摄的图像进行滤波处理包括：对拍摄的图像进行均值滤波处理。
4.根据权利要求1所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，在所述基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量之前，还包括：
将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
5.根据权利要求1-4任一项所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，根据以下公式计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数：
<mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </munder> <msubsup> <mi>C</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，k表示相关系数，(i，j)表示图像像素点的坐标，Xi,j表示拍摄的图像中像素点(i，j)的亮度值，Ci,j表示所述基本渐晕图像中对应像素点(i，j)记录的值。
6.根据权利要求5所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，根据以下公式改变所述图像中每一像素点的亮度值：X＝X-k·C，其中，X表示拍摄的当前帧图像，X表示通过校正后输出的图像，C表示所述基本渐晕图像。
7.根据权利要求4所述的热像仪图像处理方法，其特征在于，根据以下公式进行迭代运算：
k＝α·k+(1-α)·k-1；
其中，k表示由当前帧图像计算出的相关系数，k-1表示由上一帧图像计算出的相关系数，α表示迭代系数。
8.一种热像仪图像处理装置，其特征在于，包括：
第一运算模块，用于基于图像与基本渐晕图像每一像素点的亮度值，计算所述图像与所述基本渐晕图像的相关系数，所述基本渐晕图像记录了当拍摄目标为温度分布均匀的画面时，对应拍摄的图像每一像素点因渐晕效应产生的亮度差值；
校正模块，用于利用所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量，改变所述图像中每一像素点的亮度值。
9.根据权利要求8所述的热像仪图像处理装置，其特征在于，还包括用于获取所述基本渐晕图像的获取模块，所述获取模块包括：
处理单元，用于对拍摄的图像进行滤波处理，得到处理后的图像，所述处理后的图像中各像素点的亮度平滑过渡、无噪点，所述热像仪拍摄的图像为热像仪对温度分布均匀的画面拍摄得到的图像；
运算单元，用于对处理后的图像每一像素点的亮度值与处理后图像的亮度均值做差值运算，得到的结果作为所述基本渐晕图像。
10.根据权利要求8所述的热像仪图像处理装置，其特征在于，还包括第二运算模块，用于在所述基于所述基本渐晕图像和获得的所述相关系数，获得对所述图像每一像素点进行亮度校正的校正量之前，将根据当前帧图像计算出的相关系数与根据上一帧图像计算出的相关系数进行迭代运算，将运算得到的相关系数作为当前帧图像的相关系数。
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