[發明專利]一種激光超聲可視化圖像分辨率提升方法

在審

• 申請號: 202010207839.8
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111383177A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 張博;張寶俊;張雙楠;李經明;劉暢;劉芳;蔡桂喜
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T5/10;G06T5/20;G01N29/24;G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明公開了一種激光超聲可視化圖像分辨率提升方法，其特征在于：對原始圖像直接鄰域插值，將分辨率增大一倍后再進行提升Haar小波分解，低分辨率的圖像經過提升小波分解得到的高頻子帶當作低頻部分，再將對應的高頻部分都置零，然后進行提升小波反變換，即得到了分辨率增加一倍的高頻子帶。同時，對小波變換后的細節系數進行映射處理，獲得了新的細節系數圖像，該細節圖像相比于原細節系數圖像包含了更多的細節信息，可彌補現有處理方法中的高頻子帶細節信息產生的偏差。最后，聯合高頻子帶和三個經過映射后的細節系數進行小波逆變換而獲得新的圖像。通過本方法可以改善成像質量，使得缺陷信息更好地呈現。

技術領域

本發明屬于激光超聲無損檢測的技術領域，涉及一種改善激光超聲可視化成像質量和提高缺陷識別能力的方法。

背景技術

激光超聲可視化圖像受到檢測機構步進精度的限制，常常令得到的檢測圖像分辨率不理想，無法獲得較高分辨率的檢測圖像，像素密度低，給點蝕缺陷的定量測量帶來極大的誤差，為此提出了基于小波分析的激光超聲可視化圖像超分辨率重建方法。小波分析是一種可達到時(空)域或頻域局部化的時(空)-頻域分析方法，具有多分辨率分析功能和逐步細分等形狀，小波變換的多尺度分解特性更加符合人類視覺機制。現有的基于小波分析的圖像分辨率提升方法是根據插值處理和小波變換的特點，將小波分解和雙線性插值相結合，首先將采集到的原始圖像進行小波分解，并把原始圖像作為低通部分，然后對小波分解后的相應高頻子帶進行雙線性插值以近似高頻的更多細節，通過小波逆變換可以獲得比原始圖像分辨率更高的重構圖像。可見，該方法不僅未對原始圖像進行低頻系數化處理，直接將低分辨率圖像作為低頻子帶而且對高頻部分進行內插等于增加了額外的高頻能量，在重建時會使高頻子帶中細節信息產生偏差，從而影響重建質量。

發明內容

針對現有的基于小波分析的圖像分辨率提升方法存在的不足，提出一種采用提升小波變換的方式進行圖像分辨率提升的方法，該方法可以改善成像質量，使得缺陷信息更好地呈現。提升小波變換可提高小波變換的速度，提升方案把現存的有限長小波濾波器分解成基本的提升步驟，可加快小波變換的進行，根據Daubechies的分析，隨濾波器長度的增加，運算速度趨于常規小波變換的2倍。

本發明技術方案如下：

一種激光超聲可視化圖像分辨率提升方法，其特征在于，采用提升小波變換的方式進行圖像分辨率提升：對一幅圖像首先進行行變換，將圖像暫時分解成1個低頻子帶和1個高頻子帶；然后再進行列變換，圖像最后被分割成4個頻帶，即1個低頻子帶LL1和3個高頻子帶HLl、LHl、HHl。子帶圖中HLl，LHl和HHl分別代表第一層分解的水平、垂直、對角三個方向上的高頻子帶。這樣就完成了圖像的一級提升小波分解，對低頻子帶LL1重復上述過程，可完成小波的二級提升分解，將分解后的高頻部分作為小波逆變換的高頻部分；對原低分辨率圖像進行鄰域插值以提高其分辨率，再進行Harr提升小波變換得到高頻部分。聯合小波提升后的高頻部分和小波二次提升分解的高頻部分進行小波逆變換而得到新的提升分辨率圖像，該圖像比原圖像包含更豐富的信息，可彌補現有處理方法中的高頻子帶細節信息產生的偏差。

小波提升方案通過分裂、預測和更新三個步驟實現信號高低頻的分離。分裂過程將原始信號sj分裂為兩個集合，一般采用奇偶分裂，得到偶數集sj,2l包含sj中所有偶數值，奇數集sj,2l+1包含所有奇數值，即sj＝(偶數j-1,奇數j-1)＝(sj,2l，sj,2l+1)，預測過程用偶數部分sj,2l的值預測奇數部分sj,2l+1。預測是利用數據間的相關性，sj的奇數和偶數部分具有一定的相關性，所以奇數部分數據可以根據附近的偶數部分數據預測得到預測算子dj-1＝Sj,2l+1-P(sj,2l)，則dj-1為信號小波變換的高頻部分。經分裂產生的子集sj,2l的某些整體性質與原始數據有差異，需要進行更新運算。引入更新算子U將其作用于dj-1上，生成一個更好的子集cj-1，更新過程如下cj-1＝sj,2l-U(dj-1)，則cj-1為信號小波變換后的低頻部分，對于cj-1重復上述步驟實現多尺度小波變換。