SE531942C2 - Metod för bildbehandling av IR-bilder innefattande kontrastförhöjande filtrering - Google Patents

Description

25 30 521V! H42 Det finns många tillfällen då man vill ha en bild med god kontrast som dessutom ger radiometrisk information. Till exempel vid sök- och räddningsoperationer (Search and Rescue, SAR), då man vill kunna upptäcka ett litet objekt på långt håll, en som fallit överbord till havs eller en vandrare som gått vilse på fjället. I dessa exempel vill man samtidigt ha koll på temperaturen för att slippa jaga en boj, en reflex, en sten eller dylikt. Man tar i dessa fall ibland till så kallade isotenner. Motsvarande situation råder i termografisarnmanhang där man vill tillföra spatiell upplösning på en radiometrisk bild. En liten förändring på en stor yta kan härigenom lokaliseras och exempelvis den exakta positionen fór en spricka i ett rör identifieras. Det är alltså en fördel om man i som operatör samtidigt kan urskilja detaljer och också veta fóremåls absoluta temperatur. Hittills har kraven på hög spatiell upplösning i kombination med hög dynamisk upplösning och bevarad radiometrisk information varit ofórenliga. Ändamålet med uppfinningen är att tillhandahålla en metod som ger en bild som uppvisar hög spatiell upplösning i kombination med hög dynamisk upplösning och radiometrisk information.

Uppfinningsändamålet uppnås genom en metod enligt första stycket kännetecknad av följande steg: a. tillgängliggörande av originalbilden i digital form. b. kaanaathöjaada fiiffafaada av den digitala afigiaaibiiaaa. c. konverterande av den digitala originalbilden till en radiometrisk fárgbild enligt en vald fárgpalett där varje fárg motsvarar en absolut signalnivå som i sin tur motsvarar en viss utstrålad eller reflekterad energi i det använda våglängdsbandet och där bilden representeras med ett format innefattande en luminanskomponent. d. skalande av den filtrerade kontrastförhöjda originalbilden med avseende på luminanskomponenten i den radiometriska fárgbilden. e. ersättande av luminanskomponenten i den radiometriska fárgbilden med den skalade filtrerade kontrastfórhöjda originalbildens luminanskomponent. 10 15 20 25 30 531 9112 Den patentsökta metoden innefattar dels en IR-tillämpande metod där man visualiserar utstrålad eller reflekterad energi/värrne med en fárgskala och där varje färg, givet kända eller antagna fysikaliska värden fór transmission, reflektion och atmosfárisk dämpning inom det uppmätta våglängdsområdet, svarar mot en absolut temperatur i scenen. Metoden innefattar dessutom en filtrerande metod där bilden filtreras för att öka kontrasten så att detaljer blir lättare att urskilja. Någon absolut temperatur kan dock inte utläsas baserat enbart på sistnämnda metod. Den patentsökta metoden kombinerar således dessa två metoder och skapar en kontrastrik bild där även absolut temperatur kan avläsas. Bilden får en ny dimension som möjliggör att mer information än tidigare kan utläsas.

Med fördel kan den syntetsikt alstrade pseudofárgbilden representeras i formatet YCbCr, där Y svarar mot luminansen och Cb och Cr svarar mot kromafárgskillnader.

Eftersom Cr- och Cb-komponentema i fárgbilden är desamma som i den ursprungliga radiometriska bilden kommer genom vår patentsökta metod färgkomponentema att vara desamma men luminansen har betydligt mer kontrast. Detta betyder att vi fortfarande har radiometrisk information i den grova fárgskalan. Ett objekt färgat rött är varmare än ett objekt färgat blått (om vi använder någon vanlig fárgpalett fór IR) och givet de antaganden som gjorts om fysikaliska egenskaper för värmestrålning i den avbildade scenen kan vi också säga vilken absolut temperatur den aktuella färgen svarar mot. Lokala variationer inom en färg har dock fått högre kontrast, vilket ger en tydligare bild med mer detaljrikedom.

Enligt ett fördelaktigt utförande av metoden utförs det kontrasthöjande filtrerandet enligt en metod kallad bilateral filtrering, se exempelvis artikeln ”Bilateral Filtering for Gray and Color Images” av Tomasi C och Manduchi R, Proceedings of the 1988 IEEE Intemational Conference on Computer Vision, Bombay, India . Metoden ökar den spatiella kontrasten på ett gyrmsamt sätt och har med framgång tidigare applicerats på IR-bilder.

Ett flertal andra kända metoder för kontrastfórhöj ande filtrerande är tänkbara och exempelvis kan den kontrastförhöjande filtreringen ske i frekvensdimensionen (Fouriertransforrn) genom att ta bort eller minska amplituden på de låga frekvenskomponenterna. På liknande sätt kan den lokala kontrasten höjas genom att applicera filter på en bild tranformerad enligt någon Wavelet-metod. 10 15 20 25 53'l HflZ Uppfmningen kommer nedan att beskrivas närmare under hänvisning till bifogad ritning som i schematisk flödesschemaform illustrerar metoden enligt uppfimiingen steg för steg.

Vid bildbehandlingen utgår vi från en originalbild som om ej redan i digital form digitaliseras i det med streckade linjer visade blocket l. Originalbilden i digital form betecknas med imorg. Den digitala originalbilden filtreras för att öka bildens kontrast.

Detta sker i ett block 2. F iltreringen kan utföras enligt artikeln refererad till ovan eller arman lämplig kontrastförhöjande metod. Den filtrerade bilden betecknas med imhc (high contrast) och har hög kontrast men saknar direkt koppling mellan signalnivå och från scenen uppmätt energi.

Parallellt med filtreringen av originalbilden utförs en konvertering av den digitala originalbilden till en syntetiskt, radiometrisk, pseudofárgbild. Detta sker i ett block 3 och den radiometriska fárgbilden betecknas med imrad. Konverteringen sker enligt en vald färgpalett så att, givet kända eller antagna fysikaliska förhållanden för det aktuella väglängdsbandet, varje färg motsvarar en absolut temperatur. Ett lämpligt föreslaget bildformat är det kända YCrCb-formatet. Y svarar därvid mot luminansen och Cb och Cr mot kromafärgskillnader.

I ett block 4 skalas bilden med förstärkt kontrast imhc på samma sätt som pseudofärgbilden så att den får samma spann (min- respektive maxvärde) som lurninanskomponenten Yimmd i den radiometriska fárgbilden imrad. Ett block 5 tillhandahåller den radiometriska färgbildens imrad luminanskomponent Yimrad för denna skalning.

I ett eñerföljande steg representerat av block 6 ersätts luminanskomponenten Yimrad i den radiometriska färgbilden imrad med den skalade luminanskomponenten Yimhwka; för den skalade filtrerade kontrastförhöjda originalbilden och en bild imradhc med hög lokal kontrast och därmed hög spatiell upplösning i kombination med referens (via fárgkomponent) till absolut scentemperatur inom hela temperaturomrädet och därmed hög dynamisk upplösning har erhållits. 10 531 542 Efiersom Cr- och Cb-komponentema i den slutliga bilden ímradhc är desamma som i den ursprungliga radiometriska bilden imrad kommer fárgema, frånsett deras luminanskomponent, att vara desamma men luminansen Yimhflka; kommer att ha betydligt mer lokal kontrast. Detta betyder att vi fortfarande har radiometrisk information i den grova fargskalan. Ett objekt färgat rött är varmare än ett objekt färgat blått om vi i pseudofárgbilden använder en palett där rött är varmare än blått och vi kan också, givet de fysikaliska förutsättningarna, ange vilken absolut temperatur den färgen svarar mot. Lokala variationer inom en fárg har dock fått högre kontrast resulterande i en tydligare bild med mer detaljrikedom.

Uppfinningen är inte begränsad till det i ovanstående såsom exempel beskrivna utförandet utan kan underkastas modifikationer inom ramen fór efterföljande patentkrav. Exempelvis kan andra kontrasttörhöjande filtreringsmetoder användas.

Vidare kan andra bildformat än YCrCb-formatet användas.

Claims (5)

10 15 20 25 30 53"l 9212 Patentkrav

1. Metod för bildbehandling innefattande flltrering och konvertering till radiometrisk fárgbild utgående från en originalbild, kännetecknad av följande steg: tillgängliggörande av originalbilden i digital form. b. kontrasthöjande filtrerande av den digitala originalbilden. c. konverterande av den digitala originalbilden till en radiornetrisk pseudofárgbild enligt en vald íärgpalett där varje färg motsvarar en absolut uppmätt utstrålad eller reflekterad energimängd inom ett visst våglängdsband och där bilden representeras med ett format innefattande en luminanskomponent. d. skalande av den filtrerade kontrastfórhöjda originalbilden med avseende på luminanskomponenten i den radiometriska fárgbilden. e. ersättande av luminanskomponenten i den radiometriska fargbilden med den skalade filtrerade kontrastfórhöj da bilden.

2. Metod enligt patentkravet 1, kännetecknar! av att den konverterade fárgbilden representeras i formatet YCbCr, där Y svarar mot luminansen och Cb och Cr svarar mot kromafárgskillnader.

3. Metod enligt något av föregående patentkrav, kännetecknar! av att det kontrasthöj ande filtrerandet utförs under utnyttjande av bilateral filtrering.

4. Metod enligt något av föregående patentkrav 1-2, kännetecknad av att det kontrasthöjande filtrerandet utförs i frekvensdimensionen.

5. Metod enligt något av föregående patentkrav 1-2, kännetecknad av att lokala kontraster höjs genom att applicera filter på en bild transforinerad enligt någon Wavelet-rnetod.