书书书
第
29
卷
第
1
期
光
学
学
报
Vol.29
,
No.1
2009
年
1
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犑犪狀狌犪狉
狔
,
2009
文章编号:
02532239
(
2009
)
01017604
一种新的各向异性扩散红外噪声实时抑制算法
王娴雅
陈
钱
顾国华
(南京理工大学近程高速目标探测技术国防重点学科实验室,江苏 南京
210094
)
摘要
提出一种基于各向异性扩散偏微分方程的红 外图 像噪 声 抑制 算法。 通过 将形 态 学处 理和 红 外图 像局 部 特
征相结合,建立了一种新的扩散系数。该系数利用形态学膨胀腐蚀操作获取梯度算子,改 善了
PeronaMalik
(
PM
)
梯度算子对噪声的敏感性,实现了均匀区域扩散增强 且边 缘 细节 区域 扩 散减 弱的 目 的。 算法 已在
EVM-DM642
硬件平台上实时运行,实验表明:它在有效平滑噪声的同时较好的保持了图像边缘细节信息。
关键词
图像处理;红外噪声;各向异性扩散;形态学;
PM
方程
中图分类号
TN911.73
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛20092901.0176
犚犲犪犾犜犻犿犲犐狀犳狉犪狉犲犱犖狅犻狊犲犚犲犱狌犮狋犻狅狀犅犪狊犲犱狅狀犃狀犻狊狅狋狉狅
狆
犻犮犇犻犳犳狌狊犻狅狀 犕犲狋犺狅犱
犠犪狀
犵
犡犻犪狀
狔
犪
犆犺犲狀犙犻犪狀
犌狌犌狌狅犺狌犪
(
犕犻狀犻狊狋犲狉犻犪犾犓犲
狔
犔犪犫狅狉犪狋狅狉
狔
狅
犳
犑犌犕犜
,
犖犪狀
犼
犻狀
犵
犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
狅
犳
犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犖犪狀
犼
犻狀
犵
,
犑犻犪狀
犵
狊狌
210094
,
犆犺犻狀犪
)
犃犫狊狋狉犪犮狋
犃狀犻狀犳狉犪狉犲犱狀狅犻狊犲狉犲犱狌犮狋犻狅狀犪犾
犵
狅狉犻狋犺犿 犫犪狊犲犱狅狀犪狀犻狊狅狋狉狅
狆
犻犮
狆
犪狉狋犻犪犾犱犻犳犳犲狉犲狀狋犻犪犾犲
狇
狌犪狋犻狅狀犻狊
狆
狉狅
狆
狅狊犲犱.犅
狔
犮狅犿犫犻狀犻狀
犵
犿狅狉
狆
犺狅犾狅
犵
犻犮犪犾狅
狆
犲狉犪狋犻狅狀狊狑犻狋犺犻狀犳狉犪狉犲犱犻犿犪
犵
犻狀
犵
犾狅犮犪犾犳犲犪狋狌狉犲狊
,
犪狀犲狑犪狀犻狊狅狋狉狅
狆
犻犮犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋犻狊犲狊狋犪犫犾犻狊犺犲犱.
犜犺犻狊犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋
犵
犲狋狊
犵
狉犪犱犻犲狀狋狅
狆
犲狉犪狋狅狉犫
狔
犿狅狉
狆
犺狅犾狅
犵
犻犮犪犾犱犻犾犪狋犻狀
犵
犪狀犱犲狉狅犱犻狀
犵
,
犻犿
狆
狉狅狏犲狊狋犺犲狊犲狀狊犻犫犻犾犻狋
狔
狅犳犘犲狉狅狀犪犕犪犾犻犽
(
犘犕
)
犵
狉犪犱犻犲狀狋
,
狊狋狉犲狀
犵
狋犺犲狀狊犱犻犳犳狌狊犻狅狀犻狀 犺狅犿狅
犵
犲狀犲狅狌狊犪狉犲犪犪狀犱 狑犲犪犽犲狀狊犱犻犳犳狌狊犻狅狀犻狀 犺犲狋犲狉狅
犵
犲狀犲狅狌狊犪狉犲犪.犜犺犲
犪犾
犵
狅狉犻狋犺犿犺犪狊狉狌狀狅狀狋犺犲犈犞犕犇犕642犺犪狉犱狑犪狉犲
狆
犾犪狋犳狅狉犿犻狀狉犲犪犾狋犻犿犲
,
犪狀犱犲狓
狆
犲狉犻犿犲狀狋狊犻狀犱犻犮犪狋犲狋犺犲狀狅犻狊犲犻狊狊犿狅狅狋犺犲犱
狅狌狋犲犳犳犲犮狋犻狏犲犾
狔
,
犪狀犱狋犺犲犻犿犪
犵
犲犲犱
犵
犲犻狊犪犾狊狅
狆
狉犲狊犲狉狏犲犱犫犲狋狋犲狉.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犻犿犪
犵
犲
狆
狉狅犮犲狊狊犻狀
犵
;
犻狀犳狉犪狉犲犱狀狅犻狊犲
;
犪狀犻狊狅狋狉狅
狆
犻犮犱犻犳犳狌狊犻狅狀
;
犿狅狉
狆
犺狅犾狅
犵狔
;
犘犲狉狅狀犪犕犪犾犻犽
(
犘犕
)
犲
狇
狌犪狋犻狅狀
收稿日期:
20080401
;收到修改稿日期:
20080925
基金项目:国防预研基金(
40405050303
)和武器装备预先研究项目(
40405030103
)资助课题。
作者简介:王娴雅(
1983-
),女,博士研究生,主要从事红外图像实时处理和光电噪声理论等方面的研究。
Email
:
xiaotuo1212
@
y
ahoo.com.cn
导师简介:陈
钱(
1964-
),男,教授,主要从事光电探测与图像处理、光电信号处理与数字视频技术等方面的研究。
Email
:
chen
q
@
mail.n
j
ust.edu.cn
1
引
言
凝视型红外焦 平面探测 器 成像受内 部 噪声
[
1
,
2
]
(如热噪声、散离噪声、产 生 复合噪 声 和
1
/
犳
噪声)
影响,具有对比度低、边缘模糊、信噪比低等特点,如
果采用常用 的 高 斯 滤 波 或 各 向 同 性 滤 波 器 进 行 滤
波
,在噪声平滑的同时会丢失边缘细节信息,不利于
进一步处理。因此,红外噪 声 抑制和图 像 增强是一
个重要的研究课题。
近年来,非 线 性 偏 微 分 方 程
[
3
,
4
]
逐 渐 应 用 于 边
缘检测和图像去噪 等领域,各向异性 偏 微分方程 更
是得到广泛关 注。
1990
年,
Perona
和
Malik
[
5
]
首次
提出基于图像梯度 各向异性 扩 散方程
,然 而 在图像
噪声很强的情况下,梯度函 数 对噪声的 敏 感性导致
方程是 病 态 的 (即 相 同 的 输 入 得 到 不 同 的 输 出 结
果)。
Catte
和
Lions
[
6
]
采用 高斯平滑 的 方法解决 方
程的病态性,但在实际应用中,如何选取高斯核尺度
σ
是一个难题,尺度太小噪声 不能有效抑 制,相反则
会模糊图像的边缘细节特征。
为解决
PeronaMalik
(
PM
)扩 散 方 程 病 态 性
和
CatteLiens
(
CL
)高斯核 尺度不 易 选择的难 题,
首先利用形态学开 闭运算特 点,对预扩 散 区域进行
处理从而消除亮暗 强噪声影 响;其次结 合 红外成像