舰船红外目标图像视觉传达增强.pdf
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1、第45 卷第2 1期2023年11月舰船科学技术SHIP SCIENCEANDTECHNOLOGYVol.45,No.21Nov.,2023舰船红外目标图像视觉传达增强张雯靖(郑州科技学院,河南郑州45 0 0 6 4)摘要:针对舰船红外图像获取性难和敏感性问题,提出一种舰船红外目标图像视觉传达增强方法,提升舰船红外目标图象质量。采用改进的中值滤波预处理舰船红外图像,有效去除舰船红外图像中海浪的冲击噪声;通过Renyi熵方法将处理后的舰船红外图像二值化分割为前景域和背景域,以区分舰船目标和背景;通过改进的平台直方图均衡方法剔除舰船目标和背景红外图像穴余的像素点,均衡分配灰度值,实现舰船目标和背
2、景增强;经改进的Canny对增强后舰船目标和背景图像边缘加权融合,得到最终的舰船增强图像。实验结果表明,所提方法可以有效去除舰船图像噪声,提升舰船红外图像的对比度,对图像和图像边缘的信息保有量充分,大幅提高了红外图像的质量和清晰度,加大了舰船红外目标图像视觉传达增强的可行性。关键词:舰船红外图像;视觉传达增强;中值滤波;Renyi熵;平台直方图均衡;Canny算法中图分类号:TP391文章编号:16 7 2-7 6 49(2 0 2 3)2 1-0 2 0 1-0 4Visual communication enhancement of ship infrared target images(
3、Zhengzhou Institute of Science and Technology,Zhengzhou 450064,China)Abstract:A visual communication enhancement method for ship infrared target images is proposed to address the is-sues of difficulty and sensitivity in obtaining ship infrared images,in order to improve the quality of ship infrared
4、target im-ages.Adopting improved median filtering to preprocess ship infrared images,effectively removing the impact noise of wavesin ship infrared images;By using the Renyi entropy method,the processed ship infrared image is binarized and segmentedinto foreground and background domains to distingui
5、sh ship targets and backgrounds.By using an improved platform histo-gram equalization method to eliminate redundant pixel points in ship targets and background infrared images,the grayscalevalues are evenly distributed to achieve ship target and background enhancement.The improved Canny weights and
6、fuses theedges of the enhanced ship targets and background images to obtain the final ship enhanced image.The experimental resultsshow that the proposed method can effectively remove noise from ship images,improve the contrast of ship infrared images,retain sufficient information on images and image
7、 edges,significantly improve the quality and clarity of infrared images,andincrease the feasibility of enhancing visual transmission of ship infrared target images.Key words:ship infrared image;enhanced visual communication;median filtering;Renyi entropy;platform histo-gram equalization;Canny algori
8、thm0引言舰船红外目标图像主要是利用红外技术来监测和发现舰船目标。然而在舰船的监测方面,基于红外图像的方法存在明显的不足。如由于敏感性和不易公开导致舰船红外图像的数据稀少,而且特殊的场景和复杂的天气,导致图像存在目标模糊、特征微弱等问收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 4作者简介:张雯靖(198 2-),女,硕士,副教授,主要从事设计艺术学教学与研究。文献标识码:AZHANG Wen-jing题2 。因此,开展舰船红外目标图像视觉传达增强具有重要意义。黄攀等3 提出基于二维空间结合的舰船红外目标图像增强方法,该方法在微小目标和远距离方面具有优势,但是该方法增强后的图像模糊度较高。高子航等4
9、 研究了一种分割方法,分割舰船红外目标图像为源域和目标域,最后对图像进行分域处理生成对抗学习。该方法能够对舰船红外目标图像进行doi:10.3404/j.issn.1672-7649.2023.21.039202有效的去噪和灰度化处理,但是对目标图像的视觉传达增强效果不佳。针对上述方法的不足,本文提出一种舰船红外目标图像增强方法,利用改进的中值滤波对舰船红外图像有效去噪,使像素还原到最真实状态,并结合平台直方图法有效增强图像的局部对比度,提升舰船检测的准确率和召回率。1基于视觉传达的舰船红外目标图像增强1.1舰船红外目标图像预处理图像的预处理主要有去噪处理和二值校正等。舰船红外图像的噪声一般是
10、海浪的冲击噪声。通过滤波可以去除噪声,常用的方法有空域滤波和频域滤波2种。由于空域滤波的实用性,设计改进的中值滤波对舰船红外图像进行预处理5 。中值滤波是一项非线性空域过滤技术,其根据排序的理论,能够有效控制舰船红外图像的信噪比,改善图像信噪比。中值滤波的基本原理是将数字图像或数据序列中点的数值,用该点的另一个邻域中各点数值的中间值代替,从而使周围的图像数值更逼近于真实,从而减少孤立的噪声点。设置fi,f2.fn为一维序列,将窗口宽度设为奇数m,对该序列进行中值滤波处理,先在该序列中提取出m个数:fi,i-1,fi,fi+1,fi+v,窗口中的中心数值为,V=,然后将m个点值按数值排大小,用2
11、滤波输出选择最中间的点值。其表达式为:Yi=Med(fi-v.fi.fivl,ieZ.为了减少运算量,对中值滤波进行改进。首先求出每一水平行中的中值,在求得的每一水平行的中值中再求中值,最后实现舰船红外图像的中值滤波。1.2舰船红外目标图像分割舰船的红外图像通过热量的分布形成的图像,因此对舰船具有目标指示性0 。由于Renyi熵能够很好衡量红外图像信号的时频分布,而且稳定性强,因此采用Renyi熵方法对舰船红外图像进行目标提取。设去噪后的舰船红外图像为f(x,y),其大小设为MxN,G=0,1,2,.,L-1)为灰度集,灰度i在舰船图像中出现的频次设为ni,出现概率为Pi。一般情况下,设置某一
12、阈值将舰船图像分割成前景域o和背景域b,前、背景区域的先验概率为:P.-2pii0i=t+1舰船科学技术且存在P。(t)+Pb(t)=1。舰船红外图像的前景域和背景域的Renyi熵的表达式为:ln之P。(H%(t)=i=01-PilnPb(H%(t)=1+1-舰船红外图像总信息熵为:H(t)=H%(t)+H%(t),0,式中,t为某一阈值,阈值达到最大则阈值最佳,则最佳阅值*公式为:t*=argott*。1.3舰船红外目标图像增强选择改进的平台直方图均衡来剔除舰船红外图像(1)中的?余像素,为图像细节保留空间,实现舰船红外目标图像增强。设输人的舰船红外图像为(x,y),统计直方图为H(k),用
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