本發(fā)明涉及紅外熱像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路紅外熱像圖增強方法。

背景技術(shù)：

一般來說，紅外熱像圖分辨率很低，加上紅外線波長較長，尤其是采集的輸電線路紅外熱像圖的傳輸距離遠，因此在大氣中的衰減使紅外熱像對比度低，再加之信號傳輸中受到所處環(huán)境的各種干擾和成像系統(tǒng)的缺陷，使各種各樣的噪聲存在于輸電線路紅外熱像圖中，這些噪聲的存在也就使得紅外熱像圖在信噪上比可見光圖像低得多。因此輸電線路的紅外熱像圖具有低對比度、低分辨率、高背景等特點，而且目標信號微弱，所以要對它進行增強處理。

在研究抑制紅外熱像圖干擾噪聲和提高紅外熱像圖對比度的增強方法的過程中，科研人員已經(jīng)研究出了很多方法對紅外熱像進行增強處理。按處理的作用域劃分，可分為空間域增強和頻率域增強。空間域增強方法是直接對紅外熱像圖素灰度進行操作，其中又可分為逐點灰度處理、窗口灰度處理和統(tǒng)計灰度處理，如直方圖均衡化處理方法和灰度變換方法。頻率域增強方法是對紅外熱像圖進行傅里葉變換后對其頻譜再進行分析操作，然后通過反變換獲得處理后的結(jié)果，其中又可分為低通濾波法、高通濾波法和同態(tài)濾波法。傳統(tǒng)的增強方法存在很多缺陷，如紅外熱像圖的增強效果取決于當時的場景，無法實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整效果，在對紅外熱像圖進行增強過程中，難免對噪聲也進行了某種意義上的增強。對傳統(tǒng)的紅外熱像圖增強方法總結(jié)其不足有：(1)輸電線路的不同背景直接影響著紅外熱像圖增強處理的效果，而且傳統(tǒng)增強方法不具有自適應(yīng)增強的良好性能；(2)紅外熱像圖處理時，灰度級存在冗余，冗余信息影響著紅外熱像圖的對比度。

現(xiàn)階段，這些增強方法大部分都依賴于經(jīng)驗。對于不同紅外熱像圖來說，需求不同，算法的選擇也會因之而變。紅外熱像圖增強效果的優(yōu)劣判別，暫時不存在固定的標準，且往往這些算法都是對某一種輸電線路場合或者紅外熱像圖而奏效的，因此，增強效果是由人的視覺系統(tǒng)決定的。所以，輸電線路紅外熱像圖增強算法的性能、魯棒性、對比度和時間復(fù)雜度都是單獨統(tǒng)計的，怎樣實現(xiàn)一個平衡的狀態(tài)，還需要進一步深究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服背景技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠有效的抑制噪聲、清晰度高的輸電線路紅外熱像圖增強方法。

本發(fā)明的輸電線路紅外熱像圖增強方法，包括以下步驟：

步驟一：輸入現(xiàn)場采集的輸電線路紅外熱像圖；

步驟二：將輸入的紅外熱像圖進行灰度化處理，具體的，對輸入的紅外熱像圖R、G、B三分量進行加權(quán)平均得到灰度圖像，灰度圖的每個像素公式為；

步驟三：將灰度化的紅外熱像圖進行模糊化映射，并計算模糊特征參數(shù)，即模糊熵；

步驟四：對紅外熱像圖進行非線性多層次模糊增強處理；

步驟五：將非線性處理后的灰度圖逆映射到空間域，獲得模糊增強的紅外熱像圖。

進一步的，在上述步驟四中，采用多層次模糊增強算法對紅外熱像圖進行非線性多層次模糊增強處理。

本發(fā)明的輸電線路紅外熱像圖增強方法，能夠有效的抑制噪聲，兼顧紅外熱像圖中不同灰度層次的邊緣信息，使增強后的紅外熱像圖的層次更加分明，提高清晰度，有利于電力工程師檢測輸電線路的熱故障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2本發(fā)明輸入的某原始輸電線路紅外熱像圖。

圖3本發(fā)明模糊增強后的輸電線路紅外熱像圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例的輸電線路紅外熱像異常區(qū)域提取方法，包括以下步驟：

步驟一：輸入現(xiàn)場采集的輸電線路紅外熱像圖。

步驟二：將輸入的紅外熱像圖進行灰度化處理，得到灰度圖像，具體如下：

輸入紅外熱像圖，紅外熱像圖中每個像素為，本發(fā)明設(shè)置圖長M為320，圖寬N為240，即大小為320×240的紅外熱像圖。像素的顏色有R、G、B三個分量決定，而每個分量的取值范圍為[0，L]，L表示灰度級個數(shù)，L=255，本發(fā)明對輸入的紅外熱像圖R、G、B三分量進行加權(quán)平均得到灰度圖像，灰度圖的每個像素公式為。

步驟三：將灰度化的紅外熱像圖進行模糊化映射，并計算模糊特征參數(shù)，即模糊熵，具體包括以下兩步：

（1）將灰度化的紅外熱像圖進行模糊化映射

在灰度圖的矩陣的灰度值中，取一個大小為的區(qū)域，以位置為區(qū)域的中心，如公式（1）所示。

（1）

以中像素的灰度值為論域，在其上建立一個模糊集合，我們稱之為模糊集的紅外熱像圖等效模糊集，即模糊化映射，模糊集合的隸屬度函數(shù)如公式（2）所示：

（2）

上式表示為一個區(qū)域上，一個像素的模糊集隸屬度，式中為常數(shù)，本文設(shè)置為0.5。

（2）計算模糊特征參數(shù)，模糊熵

在模糊集合中，模糊熵用于衡量模糊集合的模糊性，紅外熱像圖模糊熵的定義如公式（3）：

（3）

其中

（4）

當灰度值時，，最小，且在附近具有對稱性。值反映了空間附近的像素點的灰度值在窗口的變化率。

步驟四：對紅外熱像圖進行非線性多層次模糊增強處理

在模糊集概念中，若灰度圖的大小為，即，個灰度級的紅外熱像圖視為一個模糊矩陣，L=255，可表示為

（5）

然后運算各像素的模糊隸屬度。

（6）

式（6）中，設(shè)置參數(shù)=2，=64。假設(shè)紅外熱像圖中待增強的邊緣信息對應(yīng)的灰度級分別為與，令。它們相對于的隸屬度分別為：

（7）

選取適當?shù)碾`屬度，其中，，當時，非線性的結(jié)果使的值向靠攏。非線性變換定義如下：

（8）

（9）

其中，模糊增強的紅外熱像圖用表示，中的像素的灰度值為：。

多層次模糊增強算法可以兼顧紅外熱像圖中不同灰度層次的邊緣信息，使增強后的紅外熱像圖的層次更加分明。

步驟五：將非線性處理后的灰度圖逆映射到空間域，獲得模糊增強的紅外熱像圖。

對進行逆變換，得到經(jīng)過模糊增強后的紅外熱像圖，則紅外熱像圖中的像素的灰度值表示為：

（10）

上式中：則為式（6）中的逆運算。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對上述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。