红外图像增强技术研究与实现(2)
早的红外成像器件即热像仪，以记录温度的分布。自此以后红外成像器件不断更
新换代，功能也越来越丰富全面，红外成像的应用也渐渐的从军用扩展到民用领
域。而对于所成图像的处理便成了红外成像领域中的越来越重要和关键的环节。
红外成像与可见光成像不同，单靠光学系统无法获得人眼可见的图像。一般
用来获取红外图像的有变象管，红外热像仪等，它们的工作原理都是近似的。变
象管的工作原理如下[1]
：首先，由光学成像系统得到不可见光的图像，这些光图
像信息打到CCD光敏面上，CCD就会形成相应的电荷分布，光信号就转化成了电
信号，然后通过电子光学系统，这些电信号就会聚焦在电子透镜的焦平面上，电
子打上去后，焦平面上的荧光粉开始发光，从而形成可见的图像。红外热像仪则
是一种主动扫描式的红外成像器件[2]
，能够进行二文探测和逐点扫瞄，它是通过
背景与目标之间的温差来获得图像的装置。一般在现实场景中的相邻物体，温差
不会太大，并且由于经过大气传输，成像中的光学器件、光电转化器件的损耗，
所以决定了红外图像的对比度不会太高，并且未经过处理的红外图像，它的灰度
值通常会集中于一个狭小的灰度值区，有时在显示器上显示甚至会出现什么也没
显示出来的现象。另外由于红外成像器件本身性能和数目的限制，导致空间采样
频率不能满足采样定律，所以红外图像的分辨率明显低于可见光图像[3]
。另外一
般的光学成像系统，在傅里叶光学的观点里，它可以被视作一个低通滤波器，长
波受到衍射的限制，成像效果比短波差，而自然景物中的各种信息成分都很丰富，
素以成像的过程中，会导致原有高频信息丢失，造成图像变形和模糊[4]
。
下面，对红外成像和可见光成像的特点做一个比较。 红外成像相较于普通的可见光成像有优点也有缺点[5]
。
它的优点是：
1）红外光波的波长较长，比可见光更能穿透云雾等障碍物，整个红外成像系统
的作用距离远；
2）红外光波由于是不可见光，另外在工作时常采用的是被动式的工作方式，所
以在作用时，比可见光有更好的隐蔽性；
3）红外成像由于是采用目标的温度和发射率相比于背景的方式进行勘察，所以
比可见光更能有效地避免伪造信号；
4）红外成像器件体积更小，功耗更低，精确率更高；
但是在现在人们由于实际生活的应用，对红外成像提出了越来越高的要求，
所以红外成像的缺点也暴露了出来：
1）红外图像由于是灰度图像，没有色彩信息，所以它的图像分辨率低，分辨潜
力不高；
2）红外成像器件本身的分辨能力没有可见光 CCD 阵列高，所以造成红外图像本
身清晰度不高；
3）红外成像的非均匀性；
4）由于红外成像常作用于远距离，在光线传播途中会有各种干扰，造成了红外
图像的对比度低，图像模糊；
其中红外图像的非均匀性会在第二章叙说它的成因。
1.2 研究现状
对于红外图像的增强，人们早就开始了各种研究，也为此创造了很多的解决
方法。对于图像的处理方法，分为空间域和频域两大类。空间域图像处理的思想
核心就是对图像的像素进行处理，这其中又分为点运算和邻域增强以及彩色技术，
点运算比如直方图均衡化、线性灰度变换等，邻域增强中又分为图像平滑和图象
锐化，当图像需要去噪声时，我们会使用图像平滑如中值滤波、均值滤波[6]
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