[發(fā)明專利]一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法

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• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN113160063A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 鮑艷;李瑞琦;郭飛;孔恒;鮑逸瑋;盧建軍;倪樹新
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學;北京市政建設集團有限責任公司;南京慧筑信息技術研究院有限公司;南通昊創(chuàng)智能科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G01C7/06;G01B11/24
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

第一步：隧道圖像的獲取

使用移動式三維激光掃描儀，該儀器將傳感器和測量儀結合，同時測量隧道幾何形狀和周圍環(huán)境，同時獲取隧道內部圖像；

第二步：小波變換進行去噪

根據小波系數的幅值的不同，設定對隧道圖像適用的閾值，剔除噪聲，得到去除高頻噪聲的隧道圖像；

第三步：中值濾波去噪

通過中值濾波有效去除隧道圖像中的斑狀椒鹽噪聲，將第二步小波變換去噪后的圖像進行中值濾波的處理，得到去除高頻噪聲和椒鹽噪聲的圖像；中值濾波是用中值代替中心點的像素值，即將中心點像素灰度值設為G，如果G_min＜G＜G_max，則輸出當前灰度值，否則用G_mid代替當前灰度值，以此去除噪聲；其中，G_min表示該窗口內灰度值的最小值,G_max表示該窗口內灰度值的最大值，G_mid表示該窗口內灰度值的中值；

對于第二步中得到的二級分解圖像，選取不同的去噪模板；HL為水平高頻和垂直低頻的子圖像，為濾除水平高頻信號中的噪聲，采用水平濾波模板進行處理；LH為水平低頻和垂直高頻的子圖像，為濾除垂直高頻圖像中噪聲，采用垂直濾波模板進行處理；HH為水平和垂直方向高頻子圖像，采用對角濾波模板進行處理，濾除對角方向的高頻信息；

第四步：隧道圖像的重構

經過去噪后，得到去噪完成后的隧道圖像；通過第二步得到的對噪聲隧道圖像進行小波分解以后，得到兩個系數，一個是高頻細節(jié)系數，一個是低頻系數，將這兩種系數進行重構，得到去噪后的隧道圖像，完成隧道圖像重構。

2.根據權利要求1所述的一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法，其特征在于，使用該儀器獲取隧道圖像數據，具體步驟如下：

a.進行儀器的安裝；組建儀器構件，將GRP5000的各個零部件進行組合安裝，安裝好零部件，檢查測試儀器的靈敏度和安全性；

b.參數設置；掃描前需要在Amberg Rail中創(chuàng)建新項目，設置參數包括GRP 小車的通訊端口、掃描儀端口，配置項目屬性、客戶信息、數據儲存位置，設置限界模型和投影模型，平斷面、縱斷面、設計超高、設計規(guī)矩等數據集；然后設置好作業(yè)方向、里程計基礎參數；

c.校準里程；將儀器開機，激光對準起始里程位置，手動輸入起始坐標；然后將儀器旋轉180°再次重復上述步驟，進行里程的校準；校準后便可以進行掃描。

d.隧道整體掃描；測量人員控制速度在5m/s內推動小車向前掃描，同步可在工業(yè)計算機上看到掃描得到的隧道襯砌表面、軌距、里程和傾角。

3.根據權利要求1所述的一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法，其特征在于，第二步中，具體包括：

a.利用小波變換進行一級圖像分解，得到一個低頻子圖像LL和三個高頻子圖像HH、LH和HL；若將此步驟持續(xù)進行就會得到更多子圖像，分解級數設為2；

b.利用軟閾值函數對已得到的三個高頻子圖像進行閾值化處理，得到處理后的小波系數和圖像，再進行下一步的中值濾波去噪。