基于FPGA的红外成像系统及图像处理算法

红外成像技术一直是光电子领域的热点课题,由于受红外自身成像特点、红外探测器件工艺限制及成像环境的影响,导致红外图像噪声大、对比度低,造成红外图像待测目标模糊、图像信噪比较低、无法有效识别目标等问题.同时,传统红外图像处理系统往往无法在提升红外视频图像质量的同时兼顾图像处理速度.因此为提升硬件条件下的红外图像质量和图像处...     

海面目标与海天背景合成的红外图像数值模拟方法

在对海面目标红外图像理论模拟的研究中,已经能分别计算出目标和海面大气背景的红外图像,作者研究了在此基础上用数值方法模拟海面目标和海天背景合成的红外图像的计算原理和方法,编制了生成合成红外图像的计算软件并计算了某舰的模拟热像。     

长波红外图像小目标特性提取方法研究

提出了长波红外图像中近地空中小目标特性抽取的一种方法．综合考虑小目标自身热源、太阳辐射、目标对外辐射、大气的热传导等因素对小目标温度的影响，建立了小目标的热平衡方程．通过方程推导出了小目标的不变向量，在红外图像没有定标情况下，能利用多幅不同天气条件下的长波红外小目标图像提取小目标对天气不敏感的特性向量．还给出了红外小目标特性提取实验的结果．     

基于OTSU和Canny算子的红外图像特征提取

由于红外图像背景复杂、分辨率低等因素,在利用涡流红外热成像技术检测金属材料裂纹缺陷时,会导致红外图像裂纹缺陷区域模糊。为解决这一问题,提出一种基于大津法(OTSU)和Canny算子相结合的红外图像特征提取方法,用于解决红外图像分割、特征增强和裂纹缺陷区域边缘特征提取等问题。首先对获取的红外图像进行降噪处理,增强图像中的特征信息;然后用OTSU算法将裂纹区域从背景区域分离出来,并用Canny算子提取裂纹区域的边缘,最终获得裂纹边缘的周长和面积等特征信息。实验结果表明,该方法能准确定位红外图像裂纹区域,提取红外图像裂纹边缘特征信息。     

一种基于区域显著性识别的红外图像增强方法

针对红外图像纹理细节不足和对比度下降的问题,提出一种基于区域显著性识别的红外图像增强方法.首先,通过构建红外图像显著性特征图,识别出红外图像中的显著区域和非显著区域.然后,对红外图像进行反转操作并基于暗通道先验估计出反转红外图像的透射图,再基于图像识别的结果对透射图进行修正.最后,基于简化大气散射模型获得增强后的红外图像,并基于细节改变先验进行边缘特征增强.采用了多种类型的红外图像进行试验,并将所提方法与多种当前主流红外图像增强方法进行了主观和客观对比.结果表明,所提方法具有较好的鲁棒性,且平均新增可见边比能达到4.15、平均对比度增益能达到6.47、基于人眼视觉的图像清晰度能提升33%.     

基于彩色图像区域生长法的变电站红外图像分割

变电站红外图像的分割是对其进行进一步分析处理的基础。本文介绍了变电站红外图像的特点,并通过对现有分割方法的分析,提出了适合实际图像特点的彩色图像区域生长法。实验结果表明,该方法能较好的实现红外图像的分割,有利于后期的图像识别和特征数据的提取,适合于在变电站自动监控系统中应用。     

红外序列图像中运动小目标的检测方法

研究红外图像中运动小目标的检测和跟踪问题。根据红外图像中背景干扰和噪声的特点,采用梯度倒数加权低通滤波器对图像进行滤波。在目标分割和标记后,沿目标轨迹进行能量积累以搜索和跟踪小目标。实验结果表明,该方法能极大地提高实际红外目标图像的信噪比,改善目标分割效果,能有效地进行小目标的检测和跟踪,尤其适用于目标遮掩或偶尔出现目标丢失的情况。     

动态红外图像的计算机仿真技术研究

针对红外探测系统,进行了动态红外图像的计算机仿真生成技术研究.主要解决了以下四个问题:1.分析了飞机目标的红外辐射特性,包括发动机尾焰、尾喷口及飞机蒙皮的辐射计算方法;2.讨论了大气衰减对目标红外辐射特性的影响,对利用理论模型得到的目标红外辐射图像进行了修正,获得了较接近实际的模拟红外热图像;3.对探测成像系统的噪声仿真进行研究;4.完成软件编程,实现动态红外图像的仿真生成.     

基于新的加权局部熵的小目标红外图像处理

为了有效地处理低信噪比复杂背景下的小目标红外图像,提出一种基于新的加权局部图像熵的小目标红外图像处理方法.该方法利用小目标红外图像的内在特点,提出多尺度灰度差异算子和局部图像熵算子,然后通过点积运算获得加权局部图像熵,从而有效地抑制红外图像背景和噪声、增强目标,最终大幅度地提高图像的信噪比.仿真实验结果表明:所提方法能高效地处理复杂背景下小目标红外图像,具有一定的理论和应用价值.     

电力输电线路高塔驱鸟系统设计

针对鸟害容易引起电力输电线路事故的问题,设计了一个红外驱鸟报警系统。系统采用被动式热释电红外传感器作为检测部件,进行非接触式远距离检测,并将检测到的微弱电信号转换输出,经被动式热释电红外传感信号处理器BISS0001,进行运算放大、滤波、功率放大,利用所得信号触发报警电路,使鸟受到惊吓飞离杆塔,从而保护输电线路免受鸟害威胁。分析表明,系统具有良好且环保的驱鸟效果。     

基于NIOS II的红外图像在线采集显示系统设计

设计了一种基于Altera的NIOS Ⅱ嵌入式处理器的红外图像在线采集及显示系统。此系统能实时接收到的红外图像显示在LCD触摸屏上,并通过LCD触摸屏选择图像增强的方法,如增益电平法、自适应线性拉伸法、平台直方图均衡法等红外图像显示常用的预处理方法。实验表明红外图像增强算法的处理时间小于25 ms满足实时显示的要求。并且该系统工作性能稳定,处理效果良好,体积小,便于携带,完全能够满足野外操作等场合。     

一种新的红外纹理生成方法

为解决大规模背景场景纹理生成中的问题,结合纹理数据和物理模型,提出一种新的红外纹理生成方法.分析背景红外成像模型,通过建立背景温度模型、辐射模型、灰度映射模型,得到不同天气、任意时段的红外灰度值;利用可见光纹理图像,结合统计方法提取灰度空间分布,合成红外纹理.通过调节合成因子,可以生成具有红外辐射信息又不乏灰度空间变化信息的红外场景仿真图像.实验结果表明:该方法有效解决了实测数据获取困难,复杂建模耗时耗力、计算误差大的问题;生成的红外场景可视化效果大大提高,同时也能真实反映场景24 h温度变化规律.     

基于SIFT算法的可见光图像与红外图像配准

为实现可见光图像与红外图像的有效配准,结合两类图像的特点,提出基于特征的SIFT算法,并进行道路和人脸的可见光图像与红外图像配准实验。结果表明,SIFT算法对纹理结构简单、光滑图像提取的特征点较少;随着阈值提高,可见光图像与红外图像的匹配点数目增加,匹配稳定性降低。该算法可用于可见光图像与红外图像配准。     

基于双边滤波与帧差方差法的微小泄漏点检测

为了对器件的微小泄漏进行检测定位,介绍了一种利用红外热像对复杂器件进行微小泄漏点的定位方法,利用红外相机采集多帧经热气加热并进行差压脉冲操作时被测器件的红外图像。对红外图像进行双边滤波去除噪声后,利用泄漏点的温度场的变化即图像灰度值细微变化,提出了一种帧差方差法,通过增强泄漏点灰度值变化,准确定位到泄漏点位置,并对得到的泄漏点进行灰度值帧差概率计算确定是否为真泄漏点。实验证明：与其他方法相比,所提方法能够有效去除周围噪声,克服了复杂器件易受红外反射率的影响、微小泄漏点变化幅度小、变化较慢的问题,并得到了较好的接受者操作特征(receiver operating characteristics, ROC)工作曲线,同时可以满足工业生产中对微小泄漏检测的要求。     

基于小波变换的红外图像模糊与同态增强

针对红外图像对比度差、视觉效果模糊的缺点,提出了一种基于小波变换的红外图像模糊与同态增强算法。首先,采用正交小波变换对红外图像进行处理,将空域图像转换到频域,得到小波各层的分解系数;然后,运用同态滤波法对红外图像的低频子带小波系数进行处理,同时对红外图像的高频子带小波系数进行模糊增强处理;最后,经正交小波逆变换重构得到增强后的红外图像。实验结果分析表明,该方法可以增加红外图像细节,提高图像对比度,符合人眼视觉直观感应,能够有效达到红外图像增强的目的。     

红外序列图像中运动小目标的检测方法

研究红外图像中运动小目标的检测和跟踪问题．根据红外图像中背景干扰和噪声的特点,采用梯度倒数加权低通滤波器对图像进行滤波．在目标分割和标记后,沿目标轨迹进行能量积累以搜索和跟踪小目标．实验结果表明,该方法能极大地提高实际红外目标图像的信噪比,改善目标分割效果,能有效地进行小目标的检测和跟踪,尤其适用于目标遮掩或偶尔出现目标丢失的情况．     

基于二维经验模式分解的红外弱小目标检测

红外图像中弱小目标的检测问题是图像领域的研究热点,同时也是难点。在成像系统的性能确定的情况下,研究图像处理的合理算法和理论,是最大程度发挥系统性能的重要途径。经验模式分解基于信号局部特征,能对信号进行直观的、直接的、自适应的、高效的分解,本文将二维经验模式分解应用于红外弱小目标检测,提高了红外弱小目标检测的性能。     

基于加权平均的红外图像增强算法研究

传统的红外图像处理算法效果各有利弊,并不理想.通过对常见图像增强的方法进行分析,给出一种针对平台直方化处理算法和高通滤波算法加权平均的红外图像增强算法,并阐述了其具体实现方式;具体包括红外图像的平台直方图算法、增强的红外图像高通滤波算法,在此基础上给出了基于加权平均的红外图像增强算法.     

基于小波变换的红外成像弱小目标检测方法

研究红外目标图像中弱小目标的自动检测和定位方法,将弱小目标看作是红外图像中灰度和位置均未知的暂态信号,通过对图像信号作多尺度的小波变换,可以在低信噪比条件下检测出弱小目标,实验结果表明,小波变换能很好地增强目标,掏背影杂波,从而提高目标检测概率,降低误检测。     

双波段动态红外图像模拟技术

该文在分析了现有红外图像模拟器的基础上，针对单一热辐射元列阵红外图像模拟器的特点，提出了双波段红外图像模拟技术，该技术在进行红外图像光谱特征模拟方面个有明显的优势，利用该优势可以进行大气透过率变化对红外辐射图像影响的实际模拟，还可降低模拟器热辐射元温度、提高图像帧速和图像空间分辨率。