一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法，它包括以下步驟：統(tǒng)計和存儲一幀圖像的直方圖；建立整個灰度區(qū)域內(nèi)每一級灰度的增強映射表；建立一個有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器，遍歷整個灰度空間，判斷相鄰灰度與經(jīng)過映射后的灰度是否相等并統(tǒng)計；產(chǎn)生原始灰度與計數(shù)器的對應(yīng)表；所有灰度級遍歷完后計數(shù)器的個數(shù)加1則為去冗余后的灰度級數(shù)；計算步長；計算原始灰度對應(yīng)的新的灰度的表；用原始圖像查表獲得直方圖去冗余的灰度等間距排列后的灰度映射。本發(fā)明提供一種通過全硬件邏輯實現(xiàn)紅外直方圖去冗余和灰度等間距增強的處理方法，不局限于特定幀圖像，并能夠根據(jù)場景需要，間歇性啟動增強算法處理引擎，優(yōu)化功耗。
【專利說明】一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外熱像【技術(shù)領(lǐng)域】中的圖像增強方法，尤其涉及一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法。

【背景技術(shù)】
[0002]紅外熱圖像灰度分布集中，導(dǎo)致對比度差，視覺效果不明顯，所以在紅外圖像處理中最重要的一個部分是對紅外圖像的增強處理，同時，由于紅外圖像易受到周圍環(huán)境的影響以及探測器和處理系統(tǒng)本身的噪聲，在圖像增強處理過程中如果對噪聲不做抑制，在圖像增強后將被過度放大，降低圖像的質(zhì)量；目前比較好的方法是采用去冗余的方法，即通過算法處理將冗余的灰度剔除掉，保留有用的信息，并在處理最后充分利用灰度空間對灰度進行等間距排列，突出細(xì)節(jié)。
[0003]目前現(xiàn)有技術(shù)的紅外圖像直方圖去冗余及灰度等間距排列的方法是采用FPGA邏輯和DSP軟件共同完成，首先在FPGA中完成本幀圖像信號的直方圖統(tǒng)計，并將這些信息送至IJ DSP進行相應(yīng)處理，對輸入的直方圖統(tǒng)計根據(jù)設(shè)定的閾值計算新的灰度級，然后將255級灰度按照新的灰度級進行等間距排列，對排列好的灰度級進行灰度直方圖的映射，形成該幀圖像的查詢表。然后將該幀輸入圖像信息在查詢表中進行動態(tài)范圍擴展，完成變換。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)針對一幀圖像進行變換，生成的查詢表只能對當(dāng)前幀圖像灰度進行變換，這就要求在增強算法計算過程中，對該幀圖像必須進行緩沖；每一幀圖像都必須進行一次增強算法計算，增強算法的運算速度必須足夠快才不至于影響下一幀圖像的處理。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)采用DSP軟件進行計算，對DSP的處理能力要求很高。隨著技術(shù)的發(fā)展，紅外探測器的分辨率越來越大，其系統(tǒng)處理能力將成為該方法處理的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過全硬件邏輯實現(xiàn)紅外直方圖去冗余和灰度等間距增強的處理方法，并且因為紅外圖像幀與幀之間的直方圖差別很小，本發(fā)明不局限于特定幀圖像，只利用某一幀的直方圖信息，通過算法處理計算出全灰度空間的變換映射關(guān)系，后續(xù)幀利用該查找表就可以實現(xiàn)圖像增強，能夠根據(jù)場景需要，間歇性啟動增強算法處理引擎，優(yōu)化功耗。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法，它包括以下步驟:
S1:統(tǒng)計和存儲一幀圖像的直方圖；
52:建立整個灰度區(qū)域內(nèi)每一級灰度的增強映射表，可使用線性分段拉伸、直方圖均衡或二元曲線變換方法；
53:建立一個有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器，遍歷整個灰度空間，并判斷相鄰灰度經(jīng)過步驟S2中映射后的灰度是否相等，如果相等則相鄰灰度圖像的直方圖累加，如果不相等則判斷該灰度級是否小于直方圖閾值； 54:如果小于閾值則有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器不變；
55:如果大于閾值則有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器加1，累計直方圖清O，并產(chǎn)生原始灰度與計數(shù)器的對應(yīng)表；
56:所有灰度級遍歷完后計數(shù)器的個數(shù)加I則為去冗余后的灰度級數(shù)；
57:用總的灰度級除以步驟S6中實際統(tǒng)計出來的灰度級數(shù)，得到步長，保留一定精度； S8:用原始灰度與計數(shù)器的對應(yīng)表乘以步長，并取整，得到原始灰度對應(yīng)的新的灰度的表;
S9:用原始圖像查表獲得直方圖去冗余的灰度等間距排列后的灰度映射，高頻率圖形相鄰幀區(qū)別很小，實現(xiàn)上幀實時統(tǒng)計下幀實時映射本發(fā)明的有益效果是:
1.算法處理采用全硬件邏輯實現(xiàn)，運算時序采用計數(shù)器順序執(zhí)行，通過比較，加減以及乘除等基本運算處理；
2.不需要幀緩沖，有效節(jié)約存儲資源，存儲資源開銷只需要一個大小可以存儲灰度直方圖統(tǒng)計的存儲器；
3.實時處理，運算速度快，通過間歇性啟動算法處理，有效節(jié)約功耗；
4.通用性好，對大分辨率的探測器支持只改變直方圖統(tǒng)計存儲器的位寬，邏輯架構(gòu)完全一致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的流程圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖進一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
[0010]本發(fā)明采用純硬件邏輯實現(xiàn)，以一個320x240分辨率，12位灰度紅外圖像為例。
[0011]創(chuàng)建一個硬件存儲區(qū)，位寬是17位，深度是212-1=4095，用于保存了一幀圖像的直方圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)，標(biāo)記為存儲器A，如圖1所示，圖像增強方法包括以下步驟:
1.統(tǒng)計一幀圖像的直方圖，這里使用各個灰度數(shù)據(jù)的個數(shù)，保存到存儲器A。
[0012]2.產(chǎn)生一個計數(shù)器A，計數(shù)器A從O開始計數(shù)，最大值為最大灰度值，本實例中為4095，即計數(shù)器A范圍是0?4095。
[0013]3.對每一個灰度點，即O?4095，做圖像增強映射處理，本實例中采用傳統(tǒng)的線性拉伸方法，如下方法計算:
如果O < X〈 L
Y= O
如果L彡X彡H
Y= 255x/(H-L)
如果 H〈 X < 4095
Y= 255
L和H分別為灰度集中分布的高低閾值。X范圍為(Γ4095，即計數(shù)器A的值，本實例中映射到256空間。
[0014]4.以計數(shù)器A的數(shù)值為地址，從存儲器A中讀取出對應(yīng)灰度的圖像直方圖，即該灰度對應(yīng)的圖像的像素個數(shù)，同時產(chǎn)生另外一個計數(shù)器B，從O開始，比較相鄰灰度映射后的值是否相等:
如果相等，則計數(shù)器B不變，相鄰像素的直方圖累加，
如果不相等，則判斷當(dāng)前累加的直方圖是否大于配置閾值，
如果大于閾值，則判定為灰度級邊界，計數(shù)器B加1，累計直方圖清0，
如果小于閾值，則計數(shù)器不變，直方圖繼續(xù)累加。
[0015]5.在比較直方圖的同時，讀取一個原始灰度級的直方圖，則將計數(shù)器B的值寫回到存儲器A，覆蓋該原始灰度的直方圖數(shù)據(jù)。
[0016]6.(Γ4095原始灰度空間全部遍歷完成后，當(dāng)前計數(shù)器B的數(shù)據(jù)加I即為去冗余后的最大灰度級gray_num_max,存儲器A中的直方圖數(shù)據(jù)也全部換成原始灰度到有效灰度級gray_num_active對應(yīng)的映射,存儲器A的地址對應(yīng)原始灰度,其對應(yīng)單元的數(shù)據(jù)為原始灰度對應(yīng)的有效灰度級。
[0017]7.用最終需要映射的空間除以最大灰度級，本實例中最終映射到256級空間，SP256/gray_num_max,得到均勻灰度分布的灰度步長gray_step。
[0018]8.依次從存儲器A讀出有效灰度級gray_num_active,然后乘以灰度步長gray_step,得到原始灰度到有效灰度gray_active的映射表；每讀取一個gray_num_active,回寫一個gray_active ;當(dāng)遍歷整個存儲器A的地址后,存儲器A中的數(shù)據(jù)即為原始灰度到直方圖去冗余且等間距分布后的有效灰度:
Gray_active = gray—num—active x gray_step。
[0019]9.新的圖像幀采樣時候，從存儲器A中查表即完成了紅外圖像灰度去冗余等間距映射。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外圖像直方圖去冗余的灰度等間距映射的增強方法，其特征在于:它包括以下步驟: S1:統(tǒng)計和存儲一幀圖像的直方圖； S2:建立整個灰度區(qū)域內(nèi)每一級灰度的增強映射表，可使用線性分段拉伸、直方圖均衡或二元曲線變換方法； 53:建立一個有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器，遍歷整個灰度空間，并判斷相鄰灰度經(jīng)過步驟S2中映射后的灰度是否相等，如果相等則相鄰灰度圖像的直方圖累加，如果不相等則判斷該灰度級是否小于直方圖閾值； 54:如果小于閾值則有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器不變； 55:如果大于閾值則有效灰度級統(tǒng)計計數(shù)器加1，累計直方圖清O，并產(chǎn)生原始灰度與計數(shù)器的對應(yīng)表； 56:所有灰度級遍歷完后計數(shù)器的個數(shù)加I則為去冗余后的灰度級數(shù)； 57:用總的灰度級除以步驟S6中實際統(tǒng)計出來的灰度級數(shù)，得到步長，保留一定精度； S8:用原始灰度與計數(shù)器的對應(yīng)表乘以步長，并取整，得到原始灰度對應(yīng)的新的灰度的表; S9:用原始圖像查表獲得直方圖去冗余的灰度等間距排列后的灰度映射，高頻率圖形相鄰幀區(qū)別很小，實現(xiàn)上幀實時統(tǒng)計下幀實時映射。
【文檔編號】G06T5/40GK104268840SQ201410518103
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】曾衡東 申請人:成都市晶林科技有限公司