一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征是由以下步驟實(shí)現(xiàn)：第一，確定場(chǎng)景初始化；第二，場(chǎng)景自適應(yīng)迭代；第三，場(chǎng)景模板更新；第四，生成輸出圖像。本發(fā)明適用于非均勻固定噪聲去除。該方法能適應(yīng)場(chǎng)景的變化，不產(chǎn)生鬼影，收斂速度快，解決了現(xiàn)有算法收斂問題，鬼影問題。
【專利說明】一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非均勻噪聲去除的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其為一種自適應(yīng)非均勻性補(bǔ)償方法，用于去除焦平面陣列上的固定模式噪聲。

【背景技術(shù)】
[0002]在很多應(yīng)用中，焦平面陣列用于捕獲圖像。例如目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中，使用非制冷紅外相機(jī)捕獲紅外圖像用于跟蹤。焦平面陣列包含矩陣式排列的紅外探測(cè)單元，例如有的非制冷紅外相機(jī)有640*480個(gè)探測(cè)單元，每一個(gè)探測(cè)單元輸出一個(gè)像素。由于制造工藝等原因，每個(gè)探測(cè)器單元的響應(yīng)率并不是完全一樣的，他們之間存在一定的差異。例如，對(duì)于每個(gè)探測(cè)單元給定的相同的入射輻射，有些探測(cè)單元的輸出像素很大或者很暗，其中即使相近的探測(cè)單元輸出，其輸出的像素值也是有差異的，并不是完全相等。這種不均勻響應(yīng)產(chǎn)生了固定模式噪聲。經(jīng)研究表明，焦平面陣列的非均勻性和多種因素有關(guān)，典型的因素:探測(cè)器工作溫度，成像的光譜，探測(cè)單元的響應(yīng)特性等。固定模式噪聲在圖像中很明顯，嚴(yán)重影響了圖像質(zhì)量，而且這種固定模式噪聲也會(huì)影響目標(biāo)識(shí)別、獲取和跟蹤。
[0003]現(xiàn)在常用的固定模式噪聲補(bǔ)償算法，基本分兩類:一，基于標(biāo)定的非均勻性背景噪聲去除算法；二，基于場(chǎng)景的非均勻性背景噪聲去除算法?；跇?biāo)定的非均勻性背景噪聲去除算法，這些算法雖然簡(jiǎn)單，但是不能解決固定模式噪聲漂移的問題，其適應(yīng)性很有限?；趫?chǎng)景的的自適應(yīng)非均勻性背景噪聲去除算法，雖然可以一定程度上克服背景漂移的問題，但是其總是存在算法收斂或者場(chǎng)景鬼影的問題，并且大多數(shù)自適應(yīng)非均勻性背景噪聲去除算法并沒有給出有效的初始化方法，由于這些問題的存在，限制了現(xiàn)有算法的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明描述了一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，該方法能適應(yīng)場(chǎng)景的變化，不產(chǎn)生鬼影，收斂速度快。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，由以下步驟構(gòu)成:第一，確定場(chǎng)景初始化；第二，場(chǎng)景自適應(yīng)迭代；第三，場(chǎng)景模板更新；第四，生成輸出圖像。
[0006]步驟一所述的確定場(chǎng)景初始化步驟中場(chǎng)景初始化要求輸入圖像中沒有關(guān)注目標(biāo)，當(dāng)圖像的成像參數(shù)變化時(shí)，需要重新進(jìn)行場(chǎng)景初始化，圖像成像參數(shù)包括積分時(shí)間、光圈大小、以及增益大小。
[0007]步驟一在實(shí)施過程中，可以針對(duì)不同的成像參數(shù)，分別存儲(chǔ)不同的背景圖像，以用于場(chǎng)景初始化；具體的分別對(duì)應(yīng)不同的積分時(shí)間、光圈大小，增益大小分別記錄不同的背景圖像，在使用時(shí)，直接將對(duì)應(yīng)的記錄圖像作為場(chǎng)景初始輸入即可。
[0008]步驟一描述的確定場(chǎng)景初始化步驟中在當(dāng)前成像參數(shù)狀態(tài)下獲取背景圖像。
[0009]步驟二所述的場(chǎng)景自適應(yīng)迭代步驟中的迭代過程為:假設(shè)X是存在非均勻性噪聲的圖像，經(jīng)過算法處理后輸出為y，對(duì)于像元(i，j)，它們的關(guān)系為:
[0010]y",j =Cinij +b"j
[0011]其中，η表示第η幀圖像《和々分別為像元(i，j)的增益和便宜校正系數(shù)，
為是第η幀存在非均勻性噪聲的圖像中位置(i，j)的像素值，像元(i，j)期望輸出/.:/采用
(i，j)相似臨域的空間均值，相似臨域用符號(hào)T表示，含義是距離相近，內(nèi)容相似的區(qū)域，這樣輸出值由網(wǎng)絡(luò)中的隱含層計(jì)算得到:

【權(quán)利要求】
1.一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征是由以下步驟實(shí)現(xiàn): 第一，確定場(chǎng)景初始化； 第二，場(chǎng)景自適應(yīng)迭代； 第三，場(chǎng)景模板更新； 第四，生成輸出圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，所描述步驟二確定場(chǎng)景初始化步驟中場(chǎng)景初始化要求輸入圖像中沒有關(guān)注目標(biāo)，當(dāng)圖像的成像參數(shù)變化時(shí)，需要重新進(jìn)行場(chǎng)景初始化，圖像成像參數(shù)包括積分時(shí)間、光圈大小、以及增益大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，在實(shí)施過程中，可以針對(duì)不同的成像參數(shù)，分別存儲(chǔ)不同的背景圖像，以用于算法場(chǎng)景初始化；具體操作是分別存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)不同的積分時(shí)間、光圈大小，增益大小分別記錄不同的背景圖像，在使用時(shí)，直接將對(duì)應(yīng)的記錄圖像作為算法場(chǎng)景初始值輸入即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，所描述的步驟二確定場(chǎng)景初始化步驟中在當(dāng)前成像參數(shù)狀態(tài)下獲取背景圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，步驟二所描述的場(chǎng)景自適應(yīng)迭代步驟中的迭代過程如下:假設(shè)X是存在非均勻性噪聲的圖像，經(jīng)過算法處理后輸出為y，對(duì)于像元(i，j)，它們的關(guān)系為:
其中，n表示第n幀圖像，分別為像元(i，j)的增益和便宜校正系數(shù)t為是第η幀存在非均勻性噪聲的圖像中位置(i，j)的像素值，像元(i，j)期望輸出/采用(i，j)相似臨域的空間均值，相似臨域用符號(hào)T表示，含義是距離相近，內(nèi)容相似的區(qū)域，這樣輸出值由網(wǎng)絡(luò)中的隱含層計(jì)算得到:
其中，t表示相似臨域中像素總數(shù)； 誤差函數(shù)如下:
其中，M表示圖像更新模板，也是在迭代過程中計(jì)算的臨域； 對(duì)其求關(guān)于 < 和K的偏導(dǎo)，結(jié)果如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，步驟三所述的場(chǎng)景模板更新步驟中模板定義為:
其中，α表示閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于場(chǎng)景的自適應(yīng)非均勻固定噪聲去除方法，其特征在于，步驟四生成輸出圖像，圖像輸出過程如下:
其中，尤+1表示第η幀校正處理輸出值，< 表示非均勻圖像原始數(shù)據(jù)，I,",經(jīng)數(shù)據(jù)處理后的校正輸出值。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104166960SQ201410356021
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】王輝, 周進(jìn), 雷濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所