【正文】 0μm時(shí),在第二細(xì)分波段中更多的是自身的輻射和對(duì)其它輻射的反射。目標(biāo)的輻射特性不同:相同和不同的目標(biāo)在兩個(gè)細(xì)分波段的輻射特性是不同的,對(duì)地面車(chē)輛在紅外中波段及其細(xì)分波段的成像信息差異的對(duì)比實(shí)驗(yàn)探索,說(shuō)明了兩個(gè)細(xì)分波段目標(biāo)輻射的差異性。 （）紅外中波段大氣光譜透過(guò)率（）焦平面陣列中波有效量子效率的直方圖 （）紅外中波細(xì)分圖像彩色增強(qiáng)示意圖和互補(bǔ)性。探測(cè)器在兩個(gè)波段的成像特性不同是一種HgCdTe焦平面陣列在中波兩個(gè)細(xì)分波段有效量子效率的直方圖,將中波段劃分為更窄的波段,使成像波段更加精細(xì),可以利用各個(gè)細(xì)分波段的特點(diǎn)和目標(biāo)在不同細(xì)分波段的特性分別成像,獲得各自信噪比高的圖像,再通過(guò)后處理獲得質(zhì)量更高的圖像。紅外圖像的增強(qiáng)是提高成像質(zhì)量的有效手段,中波紅外細(xì)分后可以獲得不同的圖像,、藍(lán)等單色調(diào)或者利用不同溫度對(duì)應(yīng)不同顏色的方法,而是針對(duì)多幅圖像間的差異性通過(guò)多通道顏色映射獲得,其效果更加符合人的視覺(jué)習(xí)慣,且能增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)信息,提高圖像的清晰度,本文提出了對(duì)兩個(gè)細(xì)分波段圖像進(jìn)行彩色映射,然后進(jìn)行l(wèi)αβ顏色空間變換和小波包變換處理的偽彩色增強(qiáng)方法。彩色映射是將兩個(gè)細(xì)分波段圖像經(jīng)預(yù)處理分別送入RGB顏色空間的三個(gè)顏色通道,然后顯示出來(lái),這樣一方面可得到彩色圖像,一方面可以利用顏色及顏色對(duì)比度將兩個(gè)細(xì)分波段的差異信息表現(xiàn)出來(lái),提高視覺(jué)觀(guān)察效果。成像系統(tǒng)的目的之一就是盡量得到清晰度高的圖像,使場(chǎng)景的高頻細(xì)節(jié)信息更清楚。由于兩個(gè)細(xì)分波段的特點(diǎn)不同,各自的高頻信息表現(xiàn)不同,因此圖像增強(qiáng)處理應(yīng)盡量提取這些信息。但彩色映射主要表現(xiàn)在顏色的對(duì)比增強(qiáng),其亮度的細(xì)節(jié)增強(qiáng)有限。小波包變換融合就是利用小波包變換將圖像低、高頻成分進(jìn)行細(xì)分的特點(diǎn),提取兩幅細(xì)分圖像的高頻細(xì)節(jié)信息,得到更加清楚的融合圖像,但是其沒(méi)有顏色信息。在RGB顏色空間,當(dāng)修改像素點(diǎn)RGB三個(gè)值中的某一個(gè)時(shí),該像素的顏色和亮度都會(huì)發(fā)生變化,無(wú)法對(duì)顏色信息和亮度信息單獨(dú)處理。為了將彩色映射后的彩色圖像的顏色和小波包變換融合后的細(xì)節(jié)豐富的亮度信息結(jié)合起來(lái),需要將圖像顏色和亮度信息進(jìn)行分離,lαβ變換可以將圖像從RGB顏色空間變換到lαβ顏色空間,(α、β)和亮度增強(qiáng)分量(l′)進(jìn)行合成,形成顏色和亮度增強(qiáng)的處理結(jié)果。彩色映射可以將同一場(chǎng)景的不同圖像根據(jù)不同的特點(diǎn)將其輸入到彩色空間RGB的不同通道后再顯示,從而得到彩色化的結(jié)果。這種方法簡(jiǎn)單直觀(guān),在多波段遙感圖像處理中,得到廣泛采用,被稱(chēng)為彩色編碼。是對(duì)于同樣的圖像選擇的映射通道不同,其結(jié)果不同。于多波段的紅外圖像一般主要考慮:(1)波段位置與RGB三種顏色的波段位置的對(duì)應(yīng),長(zhǎng)波段對(duì)應(yīng)長(zhǎng)波段,短波段對(duì)應(yīng)短波段。 (2)先驗(yàn)的場(chǎng)景色調(diào)。 (3)人眼的視覺(jué)敏感性。 (4)表現(xiàn)內(nèi)容的特點(diǎn)要求,結(jié)合上述考慮,可以將第一個(gè)細(xì)分波段圖像輸入到G通道,Toet等人[8]在研究偽彩色圖像融合時(shí)指出,將不同圖像的差值輸入B通道可以進(jìn)一步增強(qiáng)各圖像的特有成分,因此B通道的輸入是兩幅細(xì)分波段圖像差值的絕對(duì)值。Ruderman等人[9]提出了一種顏色空間表示方法,稱(chēng)為lαβ顏色空間,使顏色和亮度的處理可獨(dú)立進(jìn)行,因而近年來(lái)在顏色學(xué)習(xí)、顏色遷移技術(shù)中具有重要的作用.lαβ顏色空間的l通道表示亮度信息,與顏色無(wú)關(guān),α和β通道表示顏色信息,分別對(duì)應(yīng)黃藍(lán)對(duì)抗信息、:第一步將RGB值轉(zhuǎn)換到與設(shè)備無(wú)關(guān)的XYZ值,然后將其轉(zhuǎn)換到符合人眼視錐細(xì)胞感應(yīng)光波特性的LMS視錐空間,綜合起來(lái)變換如下這樣,即可將一幅圖像的顏色信息取出來(lái).利用二維離散小波包變換可以實(shí)現(xiàn)兩幅中波細(xì)分圖像的融合[3],使融合結(jié)果盡可能包含二者細(xì)節(jié),然后對(duì)得到的高、低頻分解系數(shù)按一定的規(guī)則融合,融合時(shí)選擇的頻率范圍就越多,但分解層數(shù)越多,得到的局部空間就越小,系數(shù)數(shù)據(jù)量按指數(shù)增加,處理的計(jì)算量就越大,故不宜過(guò)多,一般取2~,利用先驗(yàn)知識(shí)確定所需要處理的信息不在某一個(gè)頻段,相應(yīng)的頻段可以不分解.若小波包分解到第l層,則該層的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)(l,0)屬于低頻分量,記為WPl0,其包括了原圖像的大部分信息,(5)進(jìn)行低頻分量系數(shù)的融合。(5)小波包變換的實(shí)際作用就是對(duì)信號(hào)解相關(guān),并將信號(hào)的大部分信息集中到一部分具有大幅值的小波系數(shù)中,因此對(duì)于高頻細(xì)節(jié)系數(shù)的融合,57 (6)式中:Elk(m,n)表示第l層第k個(gè)結(jié)點(diǎn)系數(shù)矩陣中以點(diǎn)(m,n)為中心的局部區(qū)域能量。WPlk表示分解的第l層第k個(gè)結(jié)點(diǎn)系數(shù)矩陣像。w(i, j)表示權(quán)系數(shù)矩陣,一般采用高斯權(quán)系數(shù)矩陣。N表示區(qū)域的大小。 s=(N1) /：（7）圖4　飛機(jī)紅外中波細(xì)分圖像的顏色增強(qiáng)結(jié)果(a)第一細(xì)分波段圖像(b)第二細(xì)分波段圖像(c)彩色映射結(jié)果(d)圖像c的l通道圖像(e)小波包變換融合結(jié)果(f)lαβ逆變換的結(jié)果圖4(a)和圖4(b)分別是飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)跑道滑行的第一、第二中波細(xì)分波段圖像[6].第一細(xì)分波段圖像主要反映溫度較高部分的輻射,起落架輪胎、高溫尾焰很清楚,但尾煙較短,地面較暗,前景機(jī)場(chǎng)圍欄部分等背景較模糊。第二細(xì)分波段圖像反映了更多低溫輻射的部分,前景圍欄等部分比較清楚,地面比較亮,尾煙較長(zhǎng),但起落架輪胎輪廓不清楚。圖4(c)~圖4( f)依次為彩色映射圖像、彩色映射圖像經(jīng)lαβ變換后的亮度通道圖像、小波包變換融合圖像、用圖4(e)取代圖4(d)后lαβ逆變換的結(jié)果。從主觀(guān)評(píng)價(jià)的角度來(lái)觀(guān)察圖4可以得出以下幾點(diǎn): (1)圖4(c)、圖4(f)具有了顏色,其視覺(jué)效果明顯增強(qiáng)。 (2)圖4(c)~圖4( f)不同程度地包含了(a)、(b)的有用信息,如把前景圍欄清楚的部分、起落架等清楚的細(xì)節(jié)的融合起來(lái)。 (3)圖4(e)比圖4(d)的細(xì)節(jié)信息多,說(shuō)明用圖4(e)取代圖4(d)的必要性更多。 (4)對(duì)于彩色圖像,圖4( f)比圖4(c)更過(guò)增強(qiáng)顏色和亮度細(xì)節(jié),結(jié)果表明:使用本文方法得到的偽彩色合成圖像比簡(jiǎn)單彩色映射的合成圖像具有更豐富的細(xì)節(jié)信息,局部標(biāo)準(zhǔn)偏差和局部熵均提高了,達(dá)到了圖像增強(qiáng)的目的。第五章 總結(jié)和展望彩色圖像的偽彩色處理是一個(gè)跨學(xué)科并富有挑戰(zhàn)性的前沿課題，但目前彩色圖像的偽彩色處理還只是研究課題，尚不是實(shí)用化領(lǐng)域的活躍的課題。本文研究的重點(diǎn)是偽彩色處理眾多方法中的一種，紅外中波細(xì)分圖像的偽彩色增強(qiáng)研究1）紅外中波細(xì)分波段的成像特性首先是分析中波細(xì)分波段的劃分方法；其次明確景物的紅外輻射特性、目標(biāo)背景輻射的傳輸特性、環(huán)境的影響特性、探測(cè)器的響應(yīng)特性在這兩個(gè)波段之間的差異。選取偽彩色增強(qiáng)圖像，與原灰度圖像進(jìn)行比較，對(duì)其分別進(jìn)行主觀(guān)評(píng)價(jià)和客觀(guān)評(píng)價(jià)。主觀(guān)評(píng)價(jià)的人為因素較多，主要從對(duì)圖像顏色對(duì)比度、舒服感和自然感等參數(shù)考慮。、同時(shí)將顏色增強(qiáng)、灰度增強(qiáng)、綜合增強(qiáng)的結(jié)果進(jìn)行比較，得出本文研究的偽彩色增強(qiáng)算法效果較好。紅外中波細(xì)分圖像的偽彩色增強(qiáng)處理技術(shù)具有非常重要的意義，針對(duì)本課題的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果可以看到，還有一些問(wèn)題仍需要深入研究下去：參加彩色增強(qiáng)的源圖像數(shù)量較少，代表性不強(qiáng)，增強(qiáng)算法的普適性和增強(qiáng)效果還需要進(jìn)一步的檢驗(yàn)和完善。課題中的源圖像都是配準(zhǔn)好的圖像，因此本課題未涉及圖像配準(zhǔn)方面的研究。要進(jìn)一步優(yōu)化偽彩色增強(qiáng)算法，以便于硬件化的實(shí)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1] 阮秋琦．?dāng)?shù)字圖像處理學(xué)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004．[2] 朱勇．用openGL實(shí)現(xiàn)紅外圖像偽彩色處理[J]．微計(jì)算機(jī)信息，2002,18(9)．[3] 鮑宏志，張映輝．位相調(diào)制假彩色編碼實(shí)驗(yàn)[J]．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2003,16(2)．[4] 楊枝靈，王開(kāi)等．Visual C++ 數(shù)字圖像獲取 處理及實(shí)踐應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2003．[5] 周金萍．[M]．北京：科學(xué)出版社，2003,8:113118．[6] 何斌，馬天予，王運(yùn)堅(jiān)，朱紅蓮．VC++ 數(shù)字圖像處理[M]．北京：人民郵電出版社，2001．[7] Jain A K. Fundaments of Digital Image Processing [M]. PrenteceHall, 1989：1220.[8] 阮秋琦．?dāng)?shù)字圖像處理學(xué)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004．[9] 何斌，馬天予，王運(yùn)堅(jiān)，朱紅蓮．VC++ 數(shù)字圖像處理[M]．北京：人民郵電出版社，2001．[10] 王仕墦．現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M]．北京郵電大學(xué)出版社，2004．[11] Jinming Su, Hong Liu. Matlab program of high level[M]. Electronics Industry Process, 2005:1824.[12] Maoyong Cao. Computer pseudocolor equidensity coding of gray image based on triprimary colorsof RGB and pixel39。s selftransformations. [J] .SPIE , 2001 ,4551.[13] 李志超，軒植華，霍劍青．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M]．北京：高等教育出版社，2001．[14] 陳家璧，蘇顯渝．光學(xué)信息技術(shù)原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2004．[15] 王仕墦．現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)教程[M]．北京郵電大學(xué)出版社，2004．[16] 鄭德連．醫(yī)學(xué)超聲原理與儀器[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1990．致 謝在這里首先要感謝我的導(dǎo)師陳志紅老師，陳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。陳老師嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的工作作風(fēng),平易近人,關(guān)心同學(xué)的高貴品質(zhì)，特別是他廣博的學(xué)識(shí)、深厚的學(xué)術(shù)素養(yǎng)、給我留下了深刻的印象，除了敬佩任老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下光信專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是有了你們的支持和鼓勵(lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。最后感謝電信學(xué)院和我的母校天津理工大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn)[1] 數(shù)字圖像采集與處理，劉文耀主編，電子工業(yè)出版社[2] 光電圖像處理，劉文耀等，電子工業(yè)出版社[3] 數(shù)字圖像處理（Matlab版），阮秋琦等譯，電子工業(yè)出版社[4] Matlab7基礎(chǔ)與提高，飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心編著，電子工業(yè)出版社[5] 基于Matlab的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)——圖像處理，王曉丹等編著，西安電子科技大學(xué)出版社[6] 楊風(fēng)暴等，紅外中波細(xì)分圖像的偽彩色增強(qiáng)，紅外與毫米波學(xué)報(bào)，[7] 陳國(guó)群等，基于聚類(lèi)算法的紅外圖像偽彩色增強(qiáng)，激光與紅外，[8] 孫文杰等，基于RGB顏色模型的相位調(diào)制數(shù)字圖像偽彩色編碼，天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，[9] 秦文罡等，基于直方圖的紅外圖像互補(bǔ)偽彩色編碼處理，激光與紅外，[10]王智文等，基于小波分析和偽彩色的遙感圖像增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008(18)