一種適用于熱像視頻彩色化的異常色校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彩色圖像的異常色校正方法，尤其是涉及一種適用于熱像視頻彩色化的異常色校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都有熱輻射，其輻射的強(qiáng)度與物體溫度的高低有關(guān)。熱像儀探測(cè)物體的熱輻射，將被測(cè)場(chǎng)景的溫度分布形成視頻圖像，即熱像。熱像因其對(duì)熱目標(biāo)的高探測(cè)性和不受光照、霧霾等環(huán)境條件影響的高適應(yīng)性被廣泛應(yīng)用于夜視觀測(cè)領(lǐng)域，在軍用和民用中都發(fā)揮著重要作用。
[0003]從成像效果來看，夜視用熱像技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:灰度成像、假彩色成像及自然彩色成像。灰度成像就是用像素的亮度值來表示溫度的高低，是熱像的標(biāo)準(zhǔn)顯示方式。但是由于人眼感知灰度信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有感知彩色信息那么靈敏，現(xiàn)代夜視技術(shù)正逐漸向能進(jìn)行彩色成像的彩色夜視發(fā)展；假彩色成像是以像素的亮度值為基礎(chǔ)，通過查找表給具有不同亮度值的像素賦予不同的色彩值。假彩色成像雖然增加了色彩，增強(qiáng)了人眼觀察的靈敏度，但是圖像的色彩不連續(xù)并且極其不自然，妨礙了觀察者對(duì)所觀測(cè)場(chǎng)景的理解，不適用于場(chǎng)景監(jiān)控。目前主要應(yīng)用于設(shè)備檢測(cè)及醫(yī)學(xué)輔助診斷；自然彩色成像是借助模式識(shí)別或人機(jī)交互技術(shù)，通過構(gòu)建熱像中景物特征與該景物在白天所呈現(xiàn)出來的色彩之間的某種模式關(guān)系來進(jìn)行彩色化顯示的方法。自然彩色成像不但可以提高人眼觀測(cè)的靈敏度，還由于熱像中景物所呈現(xiàn)的色彩與人的認(rèn)知體系相一致而可以顯著提升觀測(cè)者對(duì)場(chǎng)景的理解能力，是未來技術(shù)的發(fā)展方向。
[0004]目前，按照對(duì)關(guān)鍵幀處理方式的不同，針對(duì)熱像視頻實(shí)現(xiàn)自然彩色成像的方法可以分為兩種:一種方法是利用模式識(shí)別技術(shù)，通過有監(jiān)督學(xué)習(xí)或無監(jiān)督學(xué)習(xí)將不同類別景物在熱像中所呈現(xiàn)出的圖像特征與其自然色彩相對(duì)應(yīng)，直接或間接地通過判別像素所屬的景物類別來估計(jì)該像素的色彩值，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵幀的全自動(dòng)化渲染。另一種方法在初始階段需要少量人工參與，首先由操作者選定一段視頻的關(guān)鍵幀并在關(guān)鍵幀上以少量彩色點(diǎn)或彩色短線條的方式標(biāo)記出各類景物的色彩值，然后采用色彩擴(kuò)展算法來自行完成關(guān)鍵幀的渲染。
[0005]不管是采用何種關(guān)鍵幀渲染方法，自然彩色成像技術(shù)的基本思路都是先提取并渲染關(guān)鍵幀，再在幀間像素具有某種時(shí)空相關(guān)性的約束條件下利用關(guān)鍵幀的彩色化結(jié)果對(duì)鄰近幀進(jìn)行遞推式處理。即根據(jù)關(guān)鍵幀處理其后的第二幀，根據(jù)第二幀處理第三幀，以此類推。根據(jù)所使用約束條件的不同，這種逐幀處理過程又可以分為運(yùn)動(dòng)估計(jì)、特征跟蹤、鄰近匹配等多種方法。然而，任何一種方法在幀間處理時(shí)都可能由于估計(jì)不準(zhǔn)、跟蹤不準(zhǔn)或匹配不準(zhǔn)而不可避免地產(chǎn)生局部上色偏差，即異常色。而且這種異常色會(huì)隨著遞推過程逐漸積累擴(kuò)大，直至顯著影響到整幅畫面效果，令視頻序列的渲染不能繼續(xù)有效進(jìn)行。
[0006]因此，異常色的檢測(cè)和校正在熱像視頻彩色化處理中至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于熱像視頻彩色化的異常色校正方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]一種適用于熱像視頻彩色化的異常色校正方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]I)找出當(dāng)前幀上相對(duì)于前一幀的變化像素；
[0011]2)在當(dāng)前幀上以每個(gè)變化像素為初始點(diǎn)分別進(jìn)行局部區(qū)域生長；
[0012]3)計(jì)算每一區(qū)域的主色，并將該區(qū)域內(nèi)與主色差異大于閾值的色彩判定為異常色；
[0013]4)使用區(qū)域主色對(duì)異常色進(jìn)行校正。
[0014]所述的變化像素具體為:
[0015]用當(dāng)前幀上像素的亮度值減去前一幀上相應(yīng)位置的像素的亮度值，亮度差異大于給定閾值的像素點(diǎn)。
[0016]所述的區(qū)域生長在亮度通道上進(jìn)行，按照給定的生長規(guī)則及停止條件，用區(qū)域生長算法得到以每個(gè)變化像素為初始生長點(diǎn)的局部區(qū)域。
[0017]各局部區(qū)域之間可重疊。
[0018]所述的區(qū)域生長算法具體包括以下步驟:
[0019]a.以變化像素為初始生長點(diǎn)；
[0020]b.將相鄰的且相似的像素歸并到目前的區(qū)域中；
[0021]c.重復(fù)步驟b，從而逐步增長區(qū)域，直至區(qū)域面積達(dá)到設(shè)定的閾值或沒有可歸并的像素點(diǎn)為止。
[0022]所述的相似的像素為相似性度量在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)，其中相似性度量為相鄰像素與初始生長點(diǎn)之間的亮度差、當(dāng)前區(qū)域平均灰度或者紋理信息。
[0023]所述的區(qū)域的主色計(jì)算為區(qū)域內(nèi)所有像素的色彩通道的平均值，或計(jì)算為區(qū)域內(nèi)所有像素的色彩通道的中位值。
[0024]所述的校正過程為:使用區(qū)域主色的色彩值替換該區(qū)域內(nèi)具有異常色的像素的色彩值。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明復(fù)雜度低、占用運(yùn)算資源少等優(yōu)點(diǎn)，能在彩色化過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的異常色檢測(cè)和校正，顯著提高熱像視頻彩色化的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的算法流程圖。
[0027]圖2為實(shí)施例的變化像素示例圖。
[0028]圖3為實(shí)施例的生長區(qū)域示例圖。
[0029]圖4為實(shí)施例未使用本發(fā)明方法與使用本發(fā)明方法的彩色化效果對(duì)比圖，其中a)為未使用本發(fā)明方法的彩色化效果圖，b)為使用本發(fā)明方法的彩色化效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]實(shí)施例
[0032]圖1所示為本發(fā)明一種適用于熱像視頻彩色化的異常色校正方法的流程圖。本發(fā)明采用逐幀處理的框架，應(yīng)用于當(dāng)現(xiàn)有彩色化方法對(duì)當(dāng)前幀完成處理之后，對(duì)下一幀開始處理之前。在完成對(duì)當(dāng)前幀的異