[發明專利]一種基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法

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• 申請號: 201910405130.6
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN110288536A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 常戩;孔奧陽
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉立春

本發明公開了一種基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法，本發明采用改進雙邊濾波估計光照圖像，用Otsu閾值分割法得到反射圖像閾值，用雙邊濾波對亮暗區域進行不同程度的去噪處理，采用分段性線性變換增強和抑制明暗區域，提升圖像對比度。實驗結果表明，本發明能有效增強煤礦井下低照度圖像的亮度和對比度保證井下暗區域細節的同時有效地去除了噪音。避免了傳統方法的光暈和泛灰現象和噪聲放大的問題。

技術領域：

本發明屬于圖像處理領域，具體涉及一種基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法。

背景技術：

由于井下工作環境的特殊性，在對井下生產進行監控的過程中，監控圖像受井下惡劣環境的影響往往質量較差，含有對比度低，照度低，暗區域細節模糊不清并含有大量噪聲的特點，因此需通過對井下圖像進行一定的處理，來增強圖像的視覺效果。

圖像增強的傳統方法有直方圖均衡化法，暗原色先驗法，反銳化掩膜法等。直方圖均衡化法處理簡單高效，處理速度快，但同時在處理的過程中放大了圖像的噪聲，出現圖像細節模糊及對比度不自然的過度增強等現象。暗原色先驗法獲得的圖像清晰度高，但也會造成圖像噪聲放大現象。反銳化掩膜法通過加強圖像的邊緣輪廓等高頻信息達到圖像增強的目的，增強后圖像的邊緣處存在光暈現象，且光照平緩的區域增強幅度較小。

單尺度Retinex算法簡單易實現，但同時存在以下不足：在增強圖像細節的同時放大了圖像的噪聲；在明暗變化強處易出現光暈現象；增強后圖像對比度低，存在泛灰現象。基于雙邊濾波和Retinex的圖像增強算法，雙邊濾波方法可以較好地去除礦井中由環境因素導致的圖像噪聲，同時消除光暈現象，但會導致圖像整體泛灰和圖像細節丟失。

發明內容：

為了解決上述技術問題，本發明提出一種基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法。本發明采用改進雙邊濾波估計光照圖像，用Otsu閾值分割法得到反射圖像閾值，用雙邊濾波對亮暗區域進行不同程度的去噪處理，采用分段性線性變換增強和抑制明暗區域，提升圖像對比度。實驗結果表明，本發明能有效增強煤礦井下低照度圖像的亮度和對比度保證井下暗區域細節的同時有效地去除了噪音。避免了傳統方法的光暈和泛灰現象和噪聲放大的問題。

為實現上述目的，本發明提供技術方案如下：

一種基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、輸入井下原圖像；

步驟二、采用雙邊濾波算法估計得出原圖片的光照圖像：

步驟三、數域轉換得到反射圖像R(i,j)；

步驟四、對得到的反射圖像R(i,j)進行線性拉伸；

步驟五、采用Otsu閾值分割法獲得光照圖像的切割閾值，根據切割閾值將光照圖像劃分為亮、暗區域；用雙邊濾波器對光照圖像亮、暗區域進行去噪；

步驟六、采用分段性線性變換方法，增強濾波后的光照圖像的對比度得到增強對比度后的光照圖像L(i,j)；根據S(x,y)＝R(x,y)×L(x,y)得到處理后的拍攝圖像，其中S(x,y)為處理后的拍攝圖像。

2.如權利要求1所述的基于改進雙邊濾波的井下圖像處理方法，其特征在于，所述雙邊濾波算法中相鄰像素點間空間距離的度量α的計算方法如下：

進一步的改進，所述步驟五中，Otsu閾值分割法獲得光照圖像的切割閾值的方法如下：

獲得光照圖像的直方圖，然后按照直方圖的分布，將圖像分成背景和前景兩部分，前景和背景的分界值即為閾值，通過遍歷不同閾值，計算不同閾值下對應的背景和前景之間的類間方差v(t)，當類間方差取得極大值時對應的閾值t就是所求的切割閾值；類間方差公式如下；