[發明專利]改進加權核函數的非局部均值回轉窯火焰圖像去噪方法

有效

• 申請號: 202110145374.2
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112767282B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 盛玉霞;吳雅儒;柴利
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明提供了改進加權核函數的非局部均值回轉窯火焰圖像去噪方法，對火焰圖像中每一個像素點所在的圖像塊進行全局范圍的搜索，改進加權核函數計算出鄰域內各像素之間的權重系數，并加權平均得到當前像素的估計值，減少了火焰圖像中的隨機噪聲；權重系數的大小由火焰圖像塊之間的歐式距離和位置信息共同決定，增強了對圖像的去噪性能。本發明在保留了現有方法的非局部均值保邊特性的同時，達到了更好的去噪效果。

技術領域

本發明屬于圖像去噪技術領域，具體涉及改進加權核函數的非局部均值回轉窯火焰圖像去噪方法。

背景技術

回轉窯的應用起源于水泥生產，具有燃料燃燒、熱交換、化學反應、物料輸送和降解利用廢棄物五大功能。回轉窯燒結過程的最終目標是將熟料質量指標控制在預設定的范圍之內。燒成狀態反映了回轉窯內燒成帶溫度場分布信息和熟料燒結狀況信息，直接決定了熟料質量指標。然而，受煤粉燃燒、物料燒結和窯內煙塵的影響，燒成帶火焰圖像中火焰區域與物料區域之間存在強烈耦合，邊界模糊不清，包含大量復雜噪聲，給操作人員對于燒成狀態的識別帶來很大的干擾。因此有必要對回轉窯火焰圖像去噪。

在圖像去噪算法中，Buades等人提出的原始非局部均值算法被證明了其性能優于其他經典的去噪方法。非局部均值濾波算法的核心問題在于確定加權核函數，原始非局部均值去噪算法采用高斯型核函數進行加權，導致了圖像細節過度平滑而變得模糊，且純高斯型或者余弦型的核函數不能適應噪聲的變化，對強噪聲的去噪能力明顯下降；改進的余弦高斯型核函數在不同的噪聲水平中均能表現出更好的去噪性能，但是并沒有考慮像素點的位置信息。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供改進加權核函數的非局部均值回轉窯火焰圖像去噪方法，用于增強對圖像的去噪性能。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：改進加權核函數的非局部均值回轉窯火焰圖像去噪方法，包括以下步驟：

S1：輸入待處理的回轉窯火焰圖像；

S2：定義回轉窯火焰圖像中像素點的搜索窗口；

S3：定義搜索窗口中像素點的火焰圖像塊和圖像中像素點的火焰圖像塊，對回轉窯火焰圖像I進行鏡像填充；

S4：通過計算步驟S3得到的兩個火焰圖像塊的歐式距離和像素中心的距離，得到像素間的權重系數；

S5：計算去噪后的回轉窯火焰圖像中像素點的像素值；

S6：執行步驟S5直至遍歷整個回轉窯火焰圖像的像素點，得到去噪后的回轉窯火焰圖像。

按上述方案，所述的步驟S1中，具體步驟為：輸入大小為m×n的回轉窯火焰圖像I。

進一步的，所述的步驟S2中，具體步驟為：對于回轉窯火焰圖像I中的每個像素點i定義一個以i為中心的搜索窗口N，大小為k×k。

進一步的，所述的步驟S3中，具體步驟為：

S31：對搜索窗口N內的每個像素點j定義一個以j為中心的火焰圖像塊N(j)，大小為r×r；

S32：對像素點i定義一個以i為中心的相同大小的火焰圖像塊N(i)；

S33：對回轉窯火焰圖像I進行r行r列的鏡像填充。

進一步的，所述的步驟S3中，回轉窯火焰圖像I的邊界上的像素點在填充火焰圖像中取r×r的火焰圖像塊。

進一步的，所述的步驟S4中，具體步驟為：

S41：使以像素點j為中心的火焰圖像塊N(j)在搜索窗口N中滑動；

S42：計算火焰圖像塊N(j)與火焰圖像塊N(i)的歐式距離和像素中心的距離：