红外图像
红外图像增强技术ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
其他处理方法——小波变换
分解后的图像，其主要信息(即轮廓)由低频部分来 表征，而其细节部分则由高频部分表征。实际应用 中，通过对高频部分分量进行变换，经过处理达到 增强图像的目的。 基于小波变换理论的红外图像增强技术,即对低对比 度的红外图像，通过施行小波变换,得到该图像的多 尺度梯度分布，增强多尺度梯度模的大小，并扩大 其在尺度空间的动态范围，就可以实现图像的对比 度增强。
图像噪声滤除成为红外图像预处理中的重要组成部分。 空域或频域的平滑滤波可以抑制图像噪声，提高图像的 信噪比。 其中，中值滤波器在处理噪声的方面有较好的表现，不 仅能消除强脉冲性噪声的影响，而且较好地保留了图像 的边缘。 在频域上可以通过低通滤波器实现平滑。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
外界环境的随机干扰和热成像系统的不完善，给红外 图像带来多种多样的噪声。
由于红外探测器各探测单元的响应特性不一致、光机 扫描系统缺陷等原因，造成红外图像的非均匀性，体 现为图像的固定图案噪声、串扰、畸变等。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
红外图像增强的主要工作
增强图像边缘锐度，改善红外图像模糊状态； 对灰度进行拉伸，使红外图像的灰度适中，灰度层次更
红外图像处理与识别技术研究
红外图像处理与识别技术研究随着科技的不断发展，红外图像处理与识别技术在军事、工业、医疗等领域广泛应用。
本文旨在探讨此类技术的发展现状、发展趋势及应用前景。
红外图像处理技术红外图像处理技术是指对红外图像进行处理、分析和提取图像特征的一种科技。
它不仅可以处理第二代、第三代红外图像，还能够处理更高清晰度的图像，并可根据需求观察不同宽度的光谱带。
目前，该技术已广泛应用于红外成像、指纹识别、人脸识别、情报分析等多个领域。
红外图像识别技术红外图像识别技术是指使用计算机、人工智能、图像处理技术等手段对红外图像进行识别并输出识别结果的一种技术。
传统的人脸识别、指纹识别等技术无法应对某些特殊情况，而红外图像识别技术则可以更好地解决这类问题。
例如，在识别黑暗环境下的物体时，红外图像识别技术优势尤为突出。
红外图像处理与识别技术在军事、工业等领域的应用军事领域红外图像处理与识别技术在军事领域的应用非常广泛。
一方面，它可以用来对敌方装备进行识别，以便作出应对措施；另一方面，它也可以被用来发现隐藏在夜间的敌人，提升军事安全。
近些年来，众多国家都在大力投资红外图像处理与识别技术，以提升国防实力。
工业领域在工业领域中，红外图像处理与识别技术也有广泛应用。
例如，它可以用于工业生产中对材料的检测及瑕疵的判定，可大大减少人工漏检的风险。
此外，红外图像处理与识别技术还可用于火灾和气体泄漏的实时监测，并在遇到危险时提供及时的警报。
医疗领域红外图像处理与识别技术在医疗领域的应用也日益普及。
例如，它可以用于病人的热图监测，帮助医生快速确定病情。
此外，该技术还可以用于对药品以及医疗器械等物品进行识别，减少因医疗器械混淆而产生的误诊。
红外图像处理与识别技术的发展趋势随着技术的不断进步，越来越多的领域也开始应用红外图像处理与识别技术。
在军事领域，红外图像处理与识别技术将会更加智能化，并与人工智能技术相结合，以便在多个方向上进行实时的预警。
在工业领域，红外图像处理与识别技术将会应用于无人机的监测、工业自动化、机器人监测等领域。
红外图像的原理
红外图像的原理
红外图像的原理是基于物体发射和传播红外辐射的特性。
物体在温度高于绝对零度时，会发出红外辐射，波长范围一般为0.75至1000微米。
红外辐射可以穿透大气和某些透明材料，因此红外图像可以通过探测器接收到这些辐射。
红外图像的成像过程主要包括以下几个步骤：
1. 辐射接收：红外探测器通过感应器件接收到物体发射的红外辐射。
2. 光电转换：红外辐射进入探测器后，会与探测器材料中的特定元素相互作用。
这些元素会吸收红外辐射能量，使得阴极和阳极之间的电势产生变化。
3. 信号放大：探测器输出的微弱电信号经过放大电路的处理，以增强信号强度。
4. 信号处理：放大后的信号经过滤波和去噪等处理，以去除干扰和提高图像质量。
5. 图像显示：经过信号处理后的红外图像会传输到显示器上，并以可视化的方式展示物体的红外辐射分布情况。
红外图像的原理基于物体发射红外辐射的特性，通过探测器将红外辐射转化为电信号，并经过信号处理后显示出来。
红外图像可以用于许多领域，如军事侦查、夜视设备、医学诊断等。
红外图像处理技术研究
红外图像处理技术研究在现代的电子技术领域当中，红外图像处理技术是一项非常重要且具有广泛应用的技术之一。
它能够将人眼无法看到的红外图像转化为可见的图像，为军事安防、医疗诊断、火灾监测等领域提供了重要的帮助。
一、红外图像的基本原理红外图像处理技术的核心是红外成像技术，它利用物体发出和散射的红外辐射信号，通过红外相机采集到的信号在红外摄像机内部经过处理，最终转化为人眼可见的图像。
红外图像的成像原理是基于物体温度发射的热辐射的原理。
红外光与物体发生相互作用时，若物体温度高于绝对零点，就会向外发散一定量的红外辐射。
二、红外图像的应用领域军事安防领域是红外图像处理技术最为广泛的应用领域之一。
军事应用中的红外图像处理技术主要包括红外成像目标探测、目标识别与跟踪、目标跟踪与测距、遥感成像、战场侦察等。
红外图像处理技术在这些方面的应用，主要目的是提高战场作战能力，减少战争损失。
医疗诊断通常需要使用红外成像技术来检测人体内部情况。
通过这种技术，人们可以在不侵入人体内部的情况下，准确了解到人体内部不同组织的温度情况，从而及时检测疾病的种类、位置及程度，并做出精准的诊断结果。
火灾监测领域也是红外图像处理技术的一个重要领域。
红外摄像机在火灾监测领域的应用，主要能够帮助监测人员及时发现并确定火源位置、火势强度和火场边界，从而及时采取措施进行灭火。
三、红外图像处理技术的发展趋势红外图像处理技术的发展一直在不断加速。
高清红外成像技术和热成像技术的领先应用被广泛应用于军事和民用领域。
目前，有越来越多的研究专家开始着眼于红外图像处理的深度学习和云计算、人工智能的应用。
与此同时，红外图像处理技术也逐渐向着智能化发展，不仅能够在检测中发现异常，同时也能够自主做出判断，成为某种程度上的“人工智能”。
总之，红外图像处理技术的应用已经深入到我们日常生活的各个领域之中。
未来，红外图像处理技术的突破还将促进机器智能的普及和发展，推动红外成像技术走向更加广泛的应用。
红外图像增强技术
主要内容
红外图像特征及人眼视觉特性 直方图增强技术 图像锐化处理 图像平滑处理 伪彩色处理 其他处理方法
红外图像特征
红外热图像表征景物的温度分布，是灰度图像，没彩 色或阴影(立体感觉)，故对人眼而言，分辨率低。 由于景物热平衡、波长长、传输距离远、大气衰减等 原因，造成红外图像空间相关性强、对比度低、视觉 效果模糊。 热成像系统的探测能力和空间分辨率低于可见光 CCD 阵列，使得红外图像的清晰度低于可见光图像。 外界环境的随机干扰和热成像系统的不完善，给红外 图像带来多种多样的噪声。 由于红外探测器各探测单元的响应特性不一致、光机 扫描系统缺陷等原因，造成红外图像的非均匀性，体 现为图像的固定图案噪声、串扰、畸变等。
其他处理方法——小波变换
这种方法有三个优点： 由于采用小波变换而带来的高计算效率； 图像的梯度提供了比直方图更直接、更多空间信息； 由于是在多个尺度下进行的，所以可有选择地增强 某种尺度的图像特征，从而有效地控制噪声。
总结
综合地利用以上多种红外图像的增强方法，结合硬 件，提高数据处理速度，对于不同的红外图像场景 特征，自适应地选取适当增强办法，结合人眼的视 觉特征，使得图像处理效果更有利于人眼识别。 化增强的缺点。 近些年来，一些学者提出了具有针对性的方法，如 基于局部统计特性的自适应图像增强法；应用遗传 算法对图像进行增强；基于模糊逻辑的红外图像的 增强算法；
伪彩色处理
其他处理方法——遗传算法
对于一幅给定的红外灰度图像，首先统计出该图像 的灰度级分布范围及其分布情况，将输出图像与输 入图像的灰度对应关系进行编码，产生一组随机的 灰度对应关系(即第 1 代个体)，然后根据一定的图 像质量评价标准构造出遗传算法的适应度函数，利 用遗传算法反复进行遗传操作，直到满足规定好的 优化准则，在所有的进化代中找到一种最优或者近 似最优的灰度变换关系，从而达到对红外图像的增 强处理。适应度函数的计算是遗传算法计算中的瓶 颈，如何克服种群数目大造成的计算耗时量大，运 算效率低的问题，是值得研究的。
红外图像温度表示规则 RGB法-最新国标
红外图像温度表示规则 RGB法1 范围本文件描述了根据红外图像及红外辐射特性计算而获得的温度场通过图像处理技术转换为可见光伪彩色图像的原理及方法，包括温度场图像的图像增强处理算法及温度值至伪彩色的映射算法。
本文件适用于红外热像仪在生物体检测、安防、工业测温和农业等领域获得温度场图像后，映射到伪彩色图像的过程。
2 规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1红外辐射infrared radiation；infrared；IR波长比可见光更长的电磁辐射。
注1：红外辐射波长在750nm~1mm之间。
注2：温度高于绝对零度（-273.15℃）的任何物体均会发出红外辐射，其辐射能量大小由物体的表面温度及表面辐射特性决定。
[来源：GB/T 112604.9—2021，3.17，有修改]3.2红外热像仪infrared thermal imager通过对红外光学系统、红外探测器及电子处理系统，将物体表面红外辐射转换成可见图像的设备。
它具有测温功能，具备定量绘出物体表面温度分布的特点，将灰度图像进行伪彩色编码。
[来源：GB/T 19870—2018，3.1]3.3热红外图像thermal infrared image通过红外探测器收集、记录被测物辐射出来的热红外辐射信息所生成的图像，本文中简称红外图像。
3.4温度场图像thermal field image利用热红外图像及被测物辐射特性反演出被测物温度分布的图像。
3.5测温范围measuring range红外热像仪的有效温度测量范围。
3.6RGB色彩RGB colorRGB色彩是一种颜色标准，通过对红（R）、绿（G）、蓝（B）三个颜色通道的强度变化叠加生成各种颜色。
3.7图像增强image enhancement对被测物原始影像进行处理以得到清晰图像的工作。
注：包括灰度及彩色变换、特征提取、分类以及各种专题处理等研究与技术内容。
红外图像的目标检测研究
34DIGITCW2024.011 研究背景红外搜索与跟踪系统被广泛应用于针对飞机、船舶等远距离目标的检测、跟踪及预警。
由于搜索距离较远且容易受到环境干扰，系统进行检测的目标一般表现为尺寸较小且模糊的点状结构，对红外小目标的检测是红外搜索与跟踪系统中的一项难题。
为了精确地检测小目标，现今的研究者们提出了各种各样的检测方法，根据检测弱小目标所需的图像类型的不同，主要分为基于单帧的检测方法和基于序列的检测方法两种类型。
序列检测方法通常一次处理多个图像帧来估计目标，利用小目标的形状、灰度的变化在时间上的连续性，以及运动轨迹的连续性等先验信息，有效地分离红外图像中的背景与小目标。
典型的方法包括匹配滤、序列假设检验、动态规划分析和高阶相关。
基于单帧检测方法按照检测方式的不同，可以进一步分为基于背景估计的方法和基于目标提取的方法。
除只关注单个背景或目标之外，最近的一些方法可以同时分离目标和背景，其中大多数方法是基于红外图像具有目标是稀疏的和背景局部具有一致性的假设，例如，高陈强[1]提出的一种基于红外图像数据的子空间结构的单幅红外小目标检测技术，通过滑动窗口方式，分别处理每个图像块中的稀疏的目标特征，将传统的红外图像推广到新的红外图像块（Infrared Patch Image ，IPI ）模型。
基于观察，在IPI 模型中，认为目标图像块矩阵是稀疏矩阵，背景图像块矩阵是低秩矩阵，将小目标检测任务转化为恢复低秩稀疏矩阵的优化问题。
IPI 模型具有假设与现实相符合的优点，几乎在任何情况下都有效，与只关注单个对象的传统方法相比具有明显优势。
但是，IPI 模型也具有局限性，在描述稀疏度时会使目标检测陷入矛盾中，要么使背景图像中的边缘、角或点等较为稀疏的结构也被识别为小目标，导致虚警率升高，分离出的目标图像中留下一些残差，要么使过于弱小的目标图像被错误消除。
此外，在稀疏性不一致的背景图像块和目标图像作者简介：余祉祺（1998-），女，汉族，河南洛阳人，在读硕士，研究方向为电气与电子信息专业通信。
红外图像特征提取方法研究
纹理分析在红外图像特征提取中具有广泛应用，因为红外图像中的目标物体常常具 有独特的纹理特征，这些特征有助于区分不同的目标和场景。
区域分割
区域分割是将图像划分为若干个区域或 对象的技术。在红外图像中，区域分割 可以用于提取目标物体并对其进行分类
和识别。
常用的区域分割算法包括阈值分割、区 域生长、聚类分析等，这些算法通过将 像素或子区域划分为不同的组来形成区
域。
区域分割在红外图像特征提取中具有重 要作用，因为通过区域分割可以将复杂 的红外图像划分为简单、易于处理的对 象，从而简化特征提取和目标识别的过
程。
04
特征选择与优化
特征评估
80%
全局直方图均衡化
对整个图像的灰度直方图进行均衡化，增强图像的对比度。
局部直方图均衡化
对图像的每个子区域进行直方图均衡化，突出显示局部特征 。
03
红外图像特征提取方法
边缘检测
边缘检测是图像处理中的基本 技术，用于识别图像中的边缘 和轮廓。在红外图像中，边缘 检测可以用于提取目标物体的 轮廓和结构信息。
红外图像特征提取概述
红外图像特征提取是指从红外图像中提取出有用的 信息，如边缘、纹理、形状等，以便进行后续的分 析和处理。
红外图像特征提取的方法可以分为基于滤波的方法 、基于变换的方法和基于深度学习的方法等。
红外图像特征提取的目的是为了提高图像的清晰度 、对比度和可识别性，以便更好地实现各种应用。
红外图像特征提取技术在军事、安防 、医疗等领域具有广泛的应用前景， 未来可以进一步拓展其在各领域的应 用，为实际问题的解决提供更多帮助 。
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红外图像超分辨率的研究
1.红外图像和可见光图像的不同，突出的优点，它的缺点是什么
与可见光图像各项指标相比，红外图像的优缺点总结如下:
优点：
（1）红外图像感受和反映的是目标及背景向外辐射能量的差异，或者说它描述的是目标和背景所保持温度的差异，属于被动成像，可以全天候工作。
（2）红外辐射透过霆、雾及大气地的能力比可见光强。
它可以克服部分视觉上的障碍而探测到目标，具有较大的作用距离和较强的抗干扰能力。
（3）红外波段的固有分辨率以及在传输过程中受大气吸收和散射的作用，使得红外图像缺乏较好的对比度和分辨率，很难反映出目标的纹理信息，同时也使得红外图像的像素之间具有良好的空间相关性，图像的灰度均值保持相对稳定，含有较多、较大的同质区。
缺点：
（1）像素分辨率低，多采用插值显示。
在红外热像图中，一般H（水平）向和V（垂直）向只有几十到上百个像素。
插值显示的方法，增强了图像的美观性，但从某种程度上丧失了部分数据的真实性质。
（2）对比度较差，过渡较强，物体表面温度差较小的主要原因；另外在测试时所选定的温度区间及伪彩色显示区段也各不相同。
所以在色彩标示上，为了适应图像的可视性要求，采用了较强的过渡彩显示形式，层次性不好。
（3）图像边缘模糊，温度区间界限不明显。
红外探测器的像元数目少，图像的分辨率较低是主要原因，而仪器追求图像美观等商业化的显示模式是另外一种原因。
（4）图像文件格式特殊，不通用。
红外热图像的图像格式是由经营红外热像仪的厂家或商家制定的，它通常是为仪器“量身定做”的，文件格式比较特殊。
这通常于仪器采用的图像采集、传输、存储、显示及处理软件有密切关系，如果没有专门的图像处理软件就无法看到红外热图像，更谈不上数据分析，这势必影响数据流通和传递。
2.红外图像的产生机理及特点
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度，总是在不断地发射着红外辐射。
因此，只要收集并探测这些辐射能，就可以形成于景物温度分布相对应的热图像。
这种热图像再现了景物各部分温度和辐射发射率差异，因而能显示出物体的特征，形成可见光的热图像，即红外图像。
能生成红外图像的系统就是红外成像系统，也可以成为红外热像仪。
红外成像系统必须具有把红外光变成可见光的功能，其转换分为两步：第一步是通过光学系统，由红外探测器把红外热辐射变成电信号，该信号的大小反映出红外辐射的强弱；第二步是通过电视显像系统，经过电子学处理，将反映目标红外辐射分布的电子视频信号在监视器上显示出来，实现从电到光的转换，得到反映目标热像的可见光图像。