[發明專利]一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法

在審

• 申請號: 202011221326.9
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN113160063A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（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

本發明公開了一種基于小波及中值濾波對隧道圖像去噪的方法，該方法包括隧道圖像的獲取；小波變換進行去噪；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。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。本方法為處理隧道表觀病害打下良好基礎。

技術領域

本發明屬于隧道工程測量技術領域，具體涉及一種基于小波及中值濾波進行隧道圖像去噪的方法。

背景技術

隨著交通強國的進一步發展，各省市加快建設了地鐵、輕軌等便捷交通。為了提高工作效率，在運營檢測中，現代化的技術手段也逐漸替代了傳統的人工檢測方式。新型的測量儀器——Amberg GRP5000移動式三維激光掃描儀，既可以采集隧道的圖像信息又可以獲得隧道點云信息，為隧道檢測帶來了便利。新儀器的使用必然帶來了新的問題，例如，在采集完圖像后，在圖像的各種傳輸過程中，多種不同的噪音或其他干擾是難以規避的，這樣一來，輸送的圖像的品質以及質量將會受到不同程度的受損，對于人類的視覺系統進行圖像分析以及傳感器對圖像的系統分析和理解會造成一定程度上的妨礙，對于人們進一步的圖像處理的需求也有很大的阻礙，因此圖像去噪對于圖像處理來說是非常重要的一步。

隧道環境陰暗、潮濕，使用GRP5000獲得的隧道圖像中，出現的噪聲復雜，隧道圖像中的噪聲有高頻噪聲和椒鹽噪聲，所以只使用一種去噪方式時會使計算結果出現較大誤差以及部分細節消失。本文擬采用小波變換與中值濾波相結合進行隧道圖像的去噪。中值濾波能夠去除圖像的椒鹽噪聲，還能保留圖像的邊緣信息，但卻無法有效去除高頻噪聲，而使用小波變換可以對高頻噪聲進行有效的去除。現將兩種去噪方式相結合，對隧道這種特殊環境進行有效去噪。

目前諸多學者對圖像去噪進行了研究，大多進行了籠統的介紹，但并未專門針對隧道中的圖像進行詳細的研究。本文提出一種適應于隧道環境中所獲得圖像的去噪方法，提出基于小波變換和中值濾波相結合的方法進行隧道的去噪，為隧道圖像的去噪提供行之有效的方法，以便后期圖像的再處理。

發明內容

本發明旨在提供一種快速準確的去除隧道圖像中存在的噪聲的方法，即一種基于小波變換與中值濾波相結合的方法對所獲得的隧道圖像有效去噪，便于后續隧道表觀病害檢測工作的開展。

為了達到上述目的，本發明提出一種基于小波變換與中值濾波相結合的方法對隧道圖像去噪，該方法包括以下步驟：

第一步：隧道圖像的獲取

使用儀器為Amberg GRP5000移動式三維激光掃描儀，該儀器將傳感器和測量儀結合，可以同時測量隧道幾何形狀和周圍環境，同時獲取隧道內部圖像。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、設計規矩等數據集。然后設置好作業方向、里程計等基礎參數；

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，同步可在工業計算機上看到掃描得到的隧道襯砌表面、軌距、里程和傾角。

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，具體包括：