CN108061602A - 一种基于红外成像系统的高亮抑制方法 - Google Patents

一种基于红外成像系统的高亮抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，通过对红外成像系统的成像场景的直方图统计信息进行分析计算，自适应判断高亮目标并进行积分时间的调节，最后对成像数据进行直方图压缩映射输出，这样不仅可以兼顾场景信号，也通过积分时间调节，得到部分高亮目标的细节信息，达到高亮抑制目的，使红外成像系统可以在高亮场景中仍具有比较高的可视性。本方法可以有效的、自适应的调节红外探测器的积分时间，有效提升红外成像系统对高亮目标场景的成像效果，显著提高红外场景对高亮目标的识别概率。

Description

一种基于红外成像系统的高亮抑制方法
技术领域
本发明属于图像处理领域，涉及一种基于红外成像系统的高亮抑制方法。
背景技术
由于红外探测器的每个探测单元对红外热辐射的响应成“S”型，即当红外热辐射升高到一定程度后，红外探测器探测单元的响应将不再随红外热辐射的增强而升高，而是逐渐趋于一个恒定饱和值输出，所以当红外成像系统的成像场景中出现高亮目标时，如炮弹爆炸、飞机尾焰等场景，往往会出现局部大片发白，没有高亮目标的细节，从而影响正常目标观测的情况。
基于此，国内部分产品通过直方图映射压制的方法，通过调节直方图统计信息，压缩高亮目标所占的灰度等级，来抑制高亮目标带来的图像整体发白现象，这种方法可以解决红外成像系统的成像场景中出现高亮目标时的成像背景观测情况，但无法辨认高亮目标本身的细节。
本文提出一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，通过对红外成像系统的成像场景的直方图统计信息进行分析计算，自适应判断高亮目标并进行积分时间的调节，最后对成像数据进行直方图压缩映射输出，这样不仅可以兼顾场景信号，也通过积分时间调节，得到部分高亮目标的细节信息，达到高亮抑制目的，使红外成像系统可以在高亮场景中仍具有比较高的可视性。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，实现基于红外成像系统的高亮抑制，使红外成像系统可以在高亮场景中仍具有比较高的可视性。
技术方案
一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：红外热成像系统上电，将红外探测器的积分时间设置在init_t1；
步骤2、在红外成像系统的每个帧周期里做如下处理：
步骤c1：计算一帧红外成像系统的红外探测器输出信号数据矩阵I的直方图统计数组Gray_P，数组Gray_P的每个元素用式子表示：
Gray_p[k]＝Nk,k＝0,1,2,...,8191
式中Nk为红外探测器输出信号数据矩阵I中数值为k的像素总数；
步骤c2：计算I中饱和区元素个数N_Stau：
式中：G_stau_i代表当前积分时间下的红外探测器的饱和响应输出信号数据，Z代表饱和区宽度，取值范围在[3,10]；
步骤c3：若N_Stau的值小于TT，则说明I中不存在高亮目标，转至步骤c5，若N_Stau的值大于等于TT，则说明I中存在高亮目标；
所述TT为根据实际情况设置目标阈值TT；
步骤c4：若当前积分时间大于init_tmin，则跳至步骤C6，将红外探测器的积分时间降低init_step，若当前积分时间小于等于init_tmin，则跳至步骤C8；
步骤c5：若当前积分时间小于init_t1，则跳至步骤c7，若当前积分时间大于等于init_t1，则跳至步骤c8；
步骤c6：将红外探测器的积分时间降低init_step，将红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出；
步骤c7：将红外探测器的积分时间增加init_step，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出
步骤c8：将红外探测器的积分时间保持不变，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出。
所述红外热成像系统：利用可连续调节温度的黑体，采集红外热成像系统在init_t1到init_tmin的每一个积分时间下，红外探测器的饱和响应输出信号数据；将饱和响应输出信号数据并与积分时间意义对应进行存储。
所述积分时间init_t1为红外热成像系统的常用积分时间，从init_t1到init_tmin的积分时间数值程等差递减数列，每次递减init_step。
有益效果
本发明提出的一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，通过对红外成像系统的成像场景的直方图统计信息进行分析计算，自适应判断高亮目标并进行积分时间的调节，最后对成像数据进行直方图压缩映射输出，这样不仅可以兼顾场景信号，也通过积分时间调节，得到部分高亮目标的细节信息，达到高亮抑制目的，使红外成像系统可以在高亮场景中仍具有比较高的可视性。
本发明充分考虑了红外探测单元对红外热辐射的响应特点，创新性地通过对红外成像系统的成像场景的直方图统计信息进行分析计算，自适应判断高亮目标并进行积分时间的调节，最后对成像数据进行直方图压缩映射输出，这样区别与只对成像数据进行直方图压缩映射的高亮抑制方法，不仅可以兼顾场景信号，也通过积分时间调节，得到部分高亮目标的细节信息，达到高亮抑制目的。这种方法可以有效的、自适应的调节红外探测器的积分时间，有效提升红外成像系统对高亮目标场景的成像效果，显著提高红外场景对高亮目标的识别概率。
附图说明
图1：本发明方法流程图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明已具备红外成像系统，连续可调温度的黑体，信号可以通过A/D转换读出数据并保存。
A采集红外热成像系统的一系列饱和响应输出信号数据的步骤。该步骤中利用可连续调节温度的黑体，采集红外热成像系统在init_t1到init_tmin的一系列积分时间下红外探测器的饱和响应输出信号数据，饱和响应输出信号值可以存在程序中，积分时间init_t1是红外热成像系统的常用积分时间，从init_t1到init_tmin的积分时间数值程等差递减数列，每次递减init_step，该步骤只需在出厂之前执行一次即可；
B红外热成像系统上电，将红外探测器的积分时间设置在init_t1的步骤。
C在红外成像系统的每个帧周期里做如下处理：
C1采集得到的一帧红外成像系统的红外探测器输出信号数据矩阵I:计算I的直方图统计数组Gray_P的步骤，数组Gray_P的每个元素可以用式子表示如下，式中Nk为红外探测器输出信号数据矩阵I中数值为k的像素总数。
Gray_p[k]＝Nk,k＝0,1,2,...,8191
C2根据公式计算I中饱和区元素个数N_Stau的步骤:计算公式如下所示，式中G_stau_i代表当前积分时间下的红外探测器的饱和响应输出信号数据，Z代表饱和区宽度，一般取值范围在[3,10]。
C3根据N_Stau的值判断本帧是否存在高亮抑制目标的步骤。该步骤中需根据实际情况设置目标阈值TT:若N_Stau的值小于TT，则说明I中不存在高亮目标，可以直接跳至步骤C5，若N_Stau的值大于等于TT，则说明I中存在高亮目标，执行以下步骤。
C4判断当前积分时间是否大于init_tmin的步骤，若当前积分时间大于init_tmin，则跳至步骤C6，将红外探测器的积分时间降低init_step，若当前积分时间小于等于init_tmin，则跳至步骤C8。
C5判断当前积分时间是否小于init_t1的步骤，若当前积分时间小于init_t1，则跳至步骤C7，若当前积分时间大于等于init_t1，则跳至步骤C8。
C6将红外探测器的积分时间降低init_step，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出的步骤。
C7将红外探测器的积分时间增加init_step，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出的步骤。
C8将红外探测器的积分时间保持不变，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出的的步骤。
具体实施例：针对本发明提出的一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，以下举例说明该方法的应用。
根据步骤A对640×512像素中波红外探测器的红外成像系统，令init_step＝0.4ms,init_tmin＝2ms,init_t1＝4ms，采集4ms、3.6ms、3.2ms、2.8ms、2.4ms、2ms的积分时间下，红外探测器的饱和响应输出信号数据，得到的饱和响应输出值分别是6432、6428、6425、6421、6417、6412。将这些数值信息存储在程序中，固化在产品的flash芯片里。
红外热成像系统上电，将红外探测器的积分时间设置在4ms，进入帧周期循环，在每个帧周期内：根据步骤C1采集得到的一帧红外成像系统的红外探测器输出信号数据矩阵I，计算I的直方图统计数组Gray_P；根据步骤C2计算I中饱和区元素个数根据步骤C3设置目标阈值TT＝50,N_Stau的值大于TT，则说明I中存在高亮目标，执行步骤C4；判断当前积分时间4ms，大于2ms,则跳至步骤C6，将当前红外探测器的积分时间降低0.4ms.然后将红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出。

Claims (3)

1.一种基于红外成像系统的高亮抑制方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：红外热成像系统上电，将红外探测器的积分时间设置在init_t1；
步骤2、在红外成像系统的每个帧周期里做如下处理：
步骤c1：计算一帧红外成像系统的红外探测器输出信号数据矩阵I的直方图统计数组Gray_P，数组Gray_P的每个元素用式子表示：
Gray_p[k]＝Nk,k＝0,1,2,...,8191
式中Nk为红外探测器输出信号数据矩阵I中数值为k的像素总数；
步骤c2：计算I中饱和区元素个数N_Stau：
<mrow> <mi>N</mi> <mo>_</mo> <mi>S</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>u</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mi>Z</mi> </mrow> <mi>Z</mi> </munderover> <mi>G</mi> <mi>r</mi> <mi>a</mi> <mi>y</mi> <mo>_</mo> <mi>p</mi> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>G</mi> <mo>_</mo> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>u</mi> <mo>_</mo> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mi>x</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow>
式中：G_stau_i代表当前积分时间下的红外探测器的饱和响应输出信号数据，Z代表饱和区宽度，取值范围在[3,10]；
步骤c3：若N_Stau的值小于TT，则说明I中不存在高亮目标，转至步骤c5，若N_Stau的值大于等于TT，则说明I中存在高亮目标；
所述TT为根据实际情况设置目标阈值TT；
步骤c4：若当前积分时间大于init_tmin，则跳至步骤C6，将红外探测器的积分时间降低init_step，若当前积分时间小于等于init_tmin，则跳至步骤C8；
步骤c5：若当前积分时间小于init_t1，则跳至步骤c7，若当前积分时间大于等于init_t1，则跳至步骤c8；
步骤c6：将红外探测器的积分时间降低init_step，将红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出；
步骤c7：将红外探测器的积分时间增加init_step，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出
步骤c8：将红外探测器的积分时间保持不变，红外探测器输出信号数据矩阵I进行直方图压缩映射输出。
2.根据权利要求1所述基于红外成像系统的高亮抑制方法，其特征在于：所述红外热成像系统：利用可连续调节温度的黑体，采集红外热成像系统在init_t1到init_tmin的每一个积分时间下，红外探测器的饱和响应输出信号数据；将饱和响应输出信号数据并与积分时间意义对应进行存储。
3.根据权利要求2所述基于红外成像系统的高亮抑制方法，其特征在于：所述积分时间init_t1为红外热成像系统的常用积分时间，从init_t1到init_tmin的积分时间数值程等差递减数列，每次递减init_step。
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