基于自适应非线性滤波的红外图像增强算法
文章编号：1002-8692(2008)S1-0143-03
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基于自适应非线性滤波的红外图像增强算法
王莉‘。唐宏。，胡伟‘
(重庆邮电大学a．通信与信息工程学院；b．光电工程学院，重庆400065)
论文
【摘要】为了提高红外焦平面阵列的成像质量，提出一种基于自适应非线性滤波器与直方图均衡相结合的红外图像增强算法，该算法利用自适应非线性滤波器抑制噪声，并通过直方图均衡对红外图像进行增强处理，提高了红外图像的对比度，有效地提高了红外图像的成像质量。实验结果表明，利用此算法增强后的红外图像视觉效果清晰，细节完整，达到设计要求。
【关键词】红外焦平面阵列；非线性滤波；直方图均衡；图像增强处理
【中图分类号】TN216【文献标识码】A
St u dy on I nf r ar ed I m age Enhancem ent B a se d o n A da pt i ve N on l i ne ar Fi l t er i ng
W A N G L i。，T A N G H ong"，H U W ei。
(4C oll ege of C o m m u ni cat i om and I nfor m at ion En gi n e e ri ng；
6．C oll e g e of Ele c t ronic E ngi ne er i ng，C hon gqi ng U ni ve r si ty of Po s t s and T el eco m m uni cat i on s。C hongqi n g400065，Chi na)
【A bst r act】A nove l ef f ect i ve al g or i t hm f or enha nci ng i n f r ar ed i m a ge quali t y i s pr e sent ed w hi ch i s bas ed o n a speci a l co m bi nat i on of an adap t i ve non l i near fi l t e r a nd hi s t ogr am equM i za t i on．N onl i nea r f il te r ing t e chni que i s us ed f or t he sup pr es si on of noi s e．and t he i nlage enhancem ent pr oce ssi on i s i m pl e m e nt ed aft er t he supp r essi on of noi s e of i n f r ar ed f ocal pl ane ar r a ys(I R FPA)by usi n g hi s t ogr am equal i za t i on．ne new m e t hod C i Lr l bot h suppr ess t he noi s e ef fect ivel y of I R FP A a nd i ncr eas e t he contr as t of t he i nf rar ed i m a ge i n or der t o i m pr ove i nf r ar ed i m a ge qu al i t y．Si m ul a t i o ns i ndicat e t h at t he i nfr ared i m a ge s i gnal s det ai l a nd ed ges ar e pr e—ser ved a nd t he vi s ion e ff e ct i s i deal aft er t he new m e t hod proc es s ing．
【K ey w or ds】IR FP A；nonl i near f i l t er i ng；hi s t ogr am equ al i za t i on；i m age enhancem ent pr oce ssi ng
1引言
非制冷红外焦平面成像系统是目前红外成像技术的主流，红外成像系统在军用和民用领域都得到广泛应用。由于红外焦平面固有的非均匀性限制了红外成像系统的探测性能，获得的原始红外图像普遍存在空间非均匀性和噪声干扰，且图像动态范围大，对比度低，辨识性差，成像质量满足不了应用的要求，必须对红外成像系统进行噪声抑制和非均匀性校正等图像增强处理。
抑制噪声是信号处理和图像处理的重要部分，早期通常采用线性滤波技术。线性滤波器具有良好的噪声抑制能力，易于设计和实现，能够有效的滤除加性噪声和高斯噪声，但其对信号的平均作用会造成信号中高频信息损失，处理后的图像细节模糊如边缘等，尤其当信号中含有非加性噪声时，线性滤波器的处理结果很难令人满意。非线性滤波器在一定程度上改善了线性滤波器的不足，具有抑制噪声和保存细节的双重功能，使图像信息完整，成为信号处理和图像处理的重要手段。
目前实用的非线性滤波算法有多种，其中最著名和最基础的非线性滤波器是中值滤波，由J．W．Tukey提出【l】，为了进一步提高非线性滤波器的性能，又有很多经典的非线性滤波算法被提出。笔者提出一种新的红外图像增强算法，将自适应非线性滤波器与直方图均衡结合，在有
效滤除噪声的同时，最大限度地保存图像细节，增加图像
的对比度，并且需要较少的像素信息，计算量小，收敛快，
易于实现。自适应非线性滤波器采用R．Suche r提出的非
线性滤波器设计思想阁，而直方图均衡是增强对比度的一
种标准方法，其算法比较成熟，相对固定。
2自适应非线性滤波器
2．1非线性滤波器的原理
传统的滤波器在抑制噪声处理过程中会影响所有的
输入值毛，当出现脉冲噪声时，这种处理方法并不合理，
因为对于连续脉冲分布，只有部分的原始信号样值s，失
真而其他部分保持不变
限，没有脉冲噪声出现
髫尸i+_。Isi“；，其他u J
式中：t表示噪声他的脉冲高度。
为了区分失真与未失真信号，只对输入信号失真的
部分进行除噪声处理，而不影响未失真的部分。笔者设计
的非线性滤波器由两个部分组成：脉冲探测器和非线性
滤波模块，原理如图1所示。在大多数情况下，噪声珥出
现的概率并不高，滤波器这种区分可以有效地只对发生
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