【CN109816604A】一种自适应聚类的红外图像增强方法【专利】

公式(2)中，G(x ,y)表示高斯滤波，x，y表示像素坐标，N表示周围像素集合，M表示共现 矩阵 ，定义为 ：
公式(3)中，C(x ,y)通过像素频率来计算像素x，y出现的共现性，h(x) ，h(y)表示像素值 的直方图 ；
计算获得协方差矩阵特征图Mcov，即：
公式(4)中，n表示图像某一区域R中的像素总数，zv表示区域R中的特征向量，v表示区域 R中的像素索引，γ表示区域R中特征向量的均值；
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权 利 要 求 书
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公式(6)中，f表示导数滤波。 4 .根据权利要求1所述一种自适应聚类的红外图像增强方法，其特征在于， 所述步骤S4包括： 对结构层图像和纹理层图像中的高频区域像素进行聚类，并采用多像素融合的策略 ， 自动分配图像前景和背景的对比度，计算得到最终的增强图像Ie，
(10)申请公布号 CN 109816604 A (43)申请公布日 2019.05.28
( 54 )发明 名称 一种自适应聚类的红外图像增强方法
( 57 )摘要 本发明揭示了一种自适应聚类的红外图像
增强方法 ，利 用高频感知滤波计算操作 ，计算图 像结构层信息和对应的图像纹理层信息，利用协 方差矩阵特征图及加权共现矩阵特征图来编码 目标内部结构成份和抑制背景噪声成份，同时 ， 利 用协方差 矩阵 特征图 约束共现 矩阵 特征图 来 保留重要的高频细节信息 ，最终得到增强效果 图。本发明利用高频感知滤波计算获得图像结构 层信息，在已知输入图像和图像结构层信息基础 上 ，获得图 像的纹理 信息 ，并 利 用协方差矩阵 和 共现矩阵保留较多的纹理细节，最后对结构层图 像和纹理图像中重要的像素进行融合聚类，达到 自适应分配背景和前景像素的对比度。能够有效 地提高红外图 像的 对比 度 ，抑制噪 声的 干扰 ，并 保留相对丰富的纹理细节。
基于已 获得的协方差矩阵特征图 和共现矩阵特征图 ，通过最小化目标函数得到结构层 图像 即：
公式(5)中，i表示像素索引，α表示规则化参数，f '表示梯度算子。 3 .根据权利要求1所述一种自适应聚类的红外图像增强方法，其特征在于， 所述步骤S3包括： 基于已获得的协方差矩阵特征图 和共现矩阵特征图 ，计算结构层图像
公式(7)中，K表示聚类函数，mean( )表示均值函数，用来约束图像整体的像素值，σ表示 用来控制像素聚类的范围。
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说 明 书
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一种自适应聚类的红外图像增强方法
技术领域 [0001] 本发明涉及一种自适应聚类的红外图像增强方法，属于红外图像增强的技术领 域。
背景技术 [0002] 红外视频增强在夜视图像视觉理解方法中起着重要的作用，它也在机器视觉、人 工智能等领域中发挥重要的作用。 [0003] 文献一(S .D .hOlland ,J .Renshaw .Physics-based image enhancement for infrared thermography[J] ,NDT&E International ,2010:440-445)等人提出了一种基于 数学形态学理论的图像增强方法。该方法从数学理论出发，分析目标结构特征信息，可提高 图像的对比度，但对于红外图像场景效果不够理想，对比度相对较低。 [0004] 文献二(T .Dertinger ,R .Colyer ,R .Vogel ,J .Enderlein ,S .Weiss .Achieving increased resolution and more pixels with super-resolution optical fluctuation imaging[J] ,Optics Express ,2010:18875-18885)等人通过改变分辨率来提 高图像视觉质量，但容易出现马赛克现象，且噪声干扰相对严重。 [0005] 文献三 (N .Liu ,D .Zhao .Detail enhancement for high-dynamic-range infrared images based on guided image filter[J] ,Infrared Physics&Technology , 2014:138-147) 利用引导滤波来抑制噪声干扰以 提高红外图 像的 对比 度 ，但对于复 杂的红 外图像场景，噪声干扰相对严重，视觉质量相对较低。
权利要求书2页 说明书4页 附图3页
CN 109816604 A
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权 利 要 像增强方法，其特征在于包括以下步骤：
S1给定一幅输入图像I，利用高频感知滤波计算操作，计算图像结构层信息IS，对应的图
像纹理层信息IT，即：
IT＝I-IS
S4特征整合，对针对图像结构层信息IS和图像纹理层信息IT中重要像素进行聚类，并且 采 用多信息融合的 操作 ，达到像素自 适应分配前景 和背景的 对比 度 ，得到最终的 增强效果 图Ie。
2 .根据权利要求1所述一种自适应聚类的红外图像增强方法，其特征在于，
步骤S2包括： 计算获得共现矩阵特征图Mco，即：
(1)
S2对于图 像结构层信息IS ，利 用协方差矩阵 特征图 Mcov 加权共现矩阵 特征图 Mco来 编码
目标内部结构成份和抑制背景噪声成份，从而获得相对清晰的结构信息 S3对于图 像纹理 层信息IT ，利 用协方差矩阵 特征图 Mcov约束共现矩阵 特征图 Mco来保留
重要的高频细节信息，从而获得相对较多的纹理细节
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910038254 .5
(22)申请日 2019 .01 .14
(71)申请人 苏州长风航空电子有限公司 地址 215000 江苏省苏州市高新区建林路 379号
(72)发明人 祁伟 王东京 张婷婷 曹峰
(51)Int .Cl . G06T 5/00(2006 .01) G06T 5/40(2006 .01) G06T 5/50(2006 .01)