一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法与流程

本发明涉及激光照明阴影成像的，更具体地说，本发明涉及一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法。

背景技术：

1、激光序列阴影成像又叫激光照明阴影成像，是利用脉冲激光照明，将目标演化事件投影到背景反射屏上，高速相机拍摄获取反射屏上的目标阴影图像序列，常用于获取超高速碰撞过程中弹丸的飞行姿态及碰撞所产生的碎片云特性。由于激光序列阴影成像设备中采用脉冲激光照明的特殊性，形成的目标阴影图像不可避免产生散斑噪声；另外，脉冲激光在照明时由于每个脉冲能量有差异，会出现每帧图像亮度不同，导致图像序列出现明暗相间、帧间亮度抖动的现象。

2、随着数字图像处理技术的不断发展，激光序列阴影成像观测技术作为瞬态测量的一种重要测试方法，也在不断地发展进步。针对激光序列阴影成像散斑噪声、低对比度和帧间亮度抖动的问题，需要对激光序列阴影图像进行帧内增强和帧间匀光处理。目前常用的图像增强方法为基于模型和直方图的方法。基于模型的方法能对序列图像中的整体信息进行增强，但算法结构不灵活，可拓展性不好。直方图均衡法是一种非常经典的函数映射类的方法，传统直方图均衡法提升了图像的亮度，但损失了图像中大量的细节信息，局部区域容易过度增强。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，解决激光序列阴影图像散斑噪声、低对比度和帧间亮度抖动的问题，本发明提供一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法，实现激光序列阴影图像的帧间亮度均衡、背景亮度一致，提高视觉效果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明所述一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法包括如下步骤：

4、步骤一，获取图像，搭建激光高速阴影成像装置，激光高速阴影成像装置拍摄获取目标演化序列阴影图像；

5、步骤二，同态滤波处理，对步骤一获取的目标演化序列阴影图像的所有原始画幅均进行同态滤波处理，降低散斑噪声，提高亮度和对比度，得到初步降噪的序列阴影图像；

6、步骤三，背景压缩，采用阈值分割方法对初步降噪的序列阴影图像进行目标前景和背景分离，保持目标前景灰度值不变，对背景进行灰度等级压缩，进一步降低散斑噪声，得到二次降噪的序列阴影图像；

7、步骤四，帧间匀光，计算所述二次降噪的序列阴影图像每帧图像的背景灰度均值，设定期望背景灰度值，计算所述背景灰度均值与期望背景灰度值之差值，当背景灰度均值大于等于期望背景灰度值时，将该帧图像的背景灰度减小所述之差值，当背景灰度均值小于期望背景灰度值时，将该帧图像的背景灰度增大所述之差值；

8、步骤五，输出增强匀光后的激光序列阴影图像。

9、优选地，在步骤二，所述同态滤波处理包括如下步骤

10、1)对数变换，将原始图像表示为光照分量和反射分量的乘积，将原始图像的光照分量和反射分量通过对数变换转为加性的两个分量；得到对数变换后的图像；

11、2)傅里叶变换，将对数变换后的图像通过傅里叶变换获得相应的频域图像；

12、3)频域滤波，对所述频域图像进行频域滤波，得到滤波后的频域图像；

13、4)反变换，将滤波后的频域图像通过傅里叶逆变换和指数运算得到所述初步降噪的序列阴影图像。

14、优选地，在步骤二的频域滤波阶段，采用高斯高通滤波器对所述频域图像进行频域滤波。

15、优选地，在步骤四，设定期望背景灰度值为200-220。

16、本发明的技术效果和优点：该方法通过同态滤波和灰度压缩技术可以显著降低帧内散斑噪声，提高目标背景对比度。同时，该方法实现了帧间的亮度均衡，背景亮度一致，提高视觉效果。

技术特征：

1.一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法，其特征在于：在步骤四，设定期望背景灰度值为200-220。

技术总结本发明涉及激光照明阴影成像的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种激光序列阴影图像帧内增强和帧间匀光方法。首先对序列阴影图像的所有原始画幅均进行同态滤波处理，降低散斑噪声，提高亮度和对比度；随后采用阈值分割方法对序列图像进行目标和背景分离，保持目标前景灰度值不变，对背景进行灰度等级压缩，进一步降低散斑噪声；最后，计算序列图像每帧的背景灰度值，并确定期望的背景灰度值，将背景灰度值增大或减小到期望的灰度值，输出增强匀光后的激光序列阴影图像。本发明采用了先提升帧内图像质量再均衡帧间亮度的方法，显著的降低帧内散斑和低对比度现象，并提升了帧间亮度一致性。技术研发人员：孙卫平,魏京超,豆俊奇,王光龙受保护的技术使用者：青岛兴道新特科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10