一种基于子空间投影的帧间配准非均匀性校正方法

摘要

本发明公开了一种基于子空间投影的帧间配准非均匀性校正方法,通过将红外探测器采集到的原始模拟图像经过A/D转换后，得到原始数字图像，然后将行列分别进行行列均值为零的预处理，再将行矩阵和列矩阵分别投影到各自的子空间，在各自的子空间中求相邻两帧图像的行位移和列位移，最后将得到的行（列）位移带入到帧间配准公式中来进行非均匀性校正，获得校正后的图像。本发明具有简单、高效的特点，能够处理含大量噪声的非均匀性图像并得到较好的校正效果。

主权项

一种子空间投影的帧间配准非均匀性校正方法，其特征在于，方法步骤如下：步骤1、将红外探测器采集到的原始模拟图像经过A/D转换后，得到原始数字图像X_m，X∈R^M×N,其中，M表示原始数字图像X_m的行数，N表示原始数字图像X_m的列数，m表示原始数字图像的帧号；步骤2、对原始数字图像X_m各行进行行均值为零的预处理，得到经过行预处理之后的图像X_r，公式如下：$X_m=\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ .\\ .\\ .\\ x_M\end{array}\right]$$\overline{x_r^T}=\frac{{\Sigma }_{i=1}^M{x}_i^T}{M}$$u_i^T=x_i^T-\overline{x_r^T},i=1,2...M$$X_r=\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ .\\ .\\ .\\ u_M\end{array}\right]$其中，x_i∈R^1×N表示原始数字图像的第i行,表示原始数字图像所有行的平均行值,u_i∈R^1×N表示经过行预处理之后的图像的第i行；步骤3、对原始数字图像X_m各列进行列均值为零的预处理，得到经过列预处理之后的图像X_l，公式如下：X_m＝[y₁…y_N]${\bar{y}}_l=\frac{{\Sigma }_{j=1}^N{y}_j}{N}$$v_j=y_j-{\bar{y}}_l,j=1,2...N$X_l＝[v₁…v_N]其中，y_j∈R^M×1表示原始数字图像的第j列,表示原始数字图像所有列的平均列值,v_j∈R^M×1表示经过列预处理之后的图像的第j列；步骤4、对经过行预处理得到的图像X_r进行子空间投影得到子空间图像矩阵X_rs，公式如下：[d,v]＝eig(X_r)X_rs(i,j)＝d(:,j+p)^T·X_rs(i,:)^T,i＝1,2…M,j＝1,2…(N‑p)其中，eig(·)表示矩阵的特征值和特征向量对应的函数，v表示特征值构成的矩阵，d表示特征值对应的特征向量构成的矩阵，p表示行子空间和原空间维数的差值；步骤5、对经过列预处理得到的图像X_l进列子空间投影得到列空间图像矩阵X_ls，公式如下：[d′,v′]＝eig(X_l)X_ls(i,j)＝d′(:,i+q)^T·X_ls(:,j)^T,i＝1,2…(M‑q),j＝1,2…N其中，eig(·)表示矩阵的特征值和特征向量对应的函数，v′表示特征值构成的矩阵，d′表示特征值对应的特征向量构成的矩阵，q表示列子空间和原空间维数的差值；步骤6、分别在行子空间和列子空间进行相邻两帧图像的行配准和列配准，得到相邻两帧图像的行位移d_y和列位移d_x，通过d_y、d_x进行配准来进行非均匀性校正，得到校正后的图像X′_m，校正公式如下：$\left\{\begin{array}{c}ER{R}_m(i,j)=X_m^{\prime }(i-dy,j-dx)-X_{m-1}^{\prime }(i,j)\\ k_m(i,j)=k_m(i,j)-\alpha ·X_m(i,j)·ER{R}_m(i,j)\\ b_m(i,j)=b_m(i,j)-\alpha ·ER{R}_m(i,j)\\ X_m^{\prime }(i,j)=X_m(i,j)·k_m(i,j)+b_m(i,j)\end{array}\right.$其中，α为学习速率,ERR为相邻两帧的阈值，k为增益校正参数，b为偏置校正参数。