專(zhuān)利名稱(chēng)：一種輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像去噪方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。具體來(lái)說(shuō)為一種輸電線 路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法。
背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)因監(jiān)控環(huán)境光線不足以及惡劣的天氣及環(huán)境(例如沙塵暴)導(dǎo)致 獲取的視頻圖像存在大量噪聲，而且圖像的對(duì)比度及邊緣非常模糊，而視頻監(jiān)控圖像噪音 通常不是一個(gè)噪音模型所產(chǎn)生的單一噪音，而是一種復(fù)雜的混合噪音即包括隨機(jī)噪聲、量 化噪聲和脈沖噪聲。傳統(tǒng)的圖像降噪方法應(yīng)用到視頻圖像增強(qiáng)問(wèn)題時(shí)遇到的最主要困難就 是在圖像噪音被消除的同時(shí)，一些重要的圖像細(xì)節(jié)或邊緣信息也被弱化。這使得邊緣保留 濾波器的設(shè)計(jì)成為圖像處理一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的邊緣保留濾波器應(yīng)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算子， 可以在去圖像加性或乘性噪音的同時(shí)，又使邊緣信息得到增強(qiáng)，如中值濾波器等。然而，它 們依然無(wú)法克服一些弱邊界被弱化的問(wèn)題。在遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控圖像由于在惡劣的天氣和環(huán)境下獲取的圖像中存在不同性質(zhì)的 噪音，在其圖像質(zhì)量經(jīng)常由的噪音污染和對(duì)比度模糊而大幅度地下降，這會(huì)嚴(yán)重影響視頻 監(jiān)控的可靠性和準(zhǔn)確性，無(wú)法達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)所要達(dá)到的及時(shí)報(bào)警及預(yù)警的目標(biāo)。因此，在 將圖像發(fā)送給監(jiān)控中心平臺(tái)及客戶(hù)端之前，通常需要對(duì)視頻幀圖像進(jìn)行降噪或增強(qiáng)等預(yù)處 理。通常的增強(qiáng)辦法是在一個(gè)固定大小的局部窗口內(nèi)，應(yīng)用一個(gè)空間濾波器平滑輸入的噪 音圖像。但是這樣的處理會(huì)嚴(yán)重破壞圖像本身所具有的紋理特征和邊緣細(xì)節(jié)，而且圖像的 對(duì)比度會(huì)下降。為了解決這一實(shí)際問(wèn)題，近年來(lái)很多邊緣保留的濾波器得到廣泛地研究并應(yīng)用到 視頻監(jiān)控圖像的軟件開(kāi)發(fā)上。例如，中值濾波器、雙邊濾波器，各項(xiàng)異性濾波器等被廣泛地 應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中圖像降噪問(wèn)題，但是他們大部分只對(duì)高斯噪音或乘性噪音比較有效，對(duì) 解決具有混合型噪音的圖像增強(qiáng)問(wèn)題效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方 法，該方法在去除圖像噪音的同時(shí)，圖像的邊緣細(xì)節(jié)和紋理同時(shí)得到保留。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用信息論中的上下文量化技術(shù)來(lái)解決圖像噪音 模型的估計(jì)問(wèn)題。首先應(yīng)用基于梯度的濾波器將圖像平滑，再根據(jù)得到的平滑圖像，計(jì)算濾 波誤差能量函數(shù)，也就是估計(jì)每個(gè)像素點(diǎn)上的高頻信息，包括像素點(diǎn)周?chē)倪吘壭畔⒑驮?音。然后，應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的辦法，將所得到的誤差能量函數(shù)量化到四個(gè)不同的級(jí)別。隨后， 將所得到的量化后的誤差能量和圖像的紋理特征后，構(gòu)造一組量化的上下文。最后依據(jù)不 同的量化上下文，應(yīng)用回歸分析的方法針對(duì)不同的上下文模型，構(gòu)造不同的參數(shù)的濾波器， 實(shí)現(xiàn)一個(gè)自適應(yīng)的濾波器。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供一種輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，設(shè)給定的無(wú)噪聲圖像為I，待處理的噪聲圖像為Im…該方法包括以下步驟A、設(shè)計(jì)一種基于梯度的各項(xiàng)異性濾波器，將該濾波器作用到給定的無(wú)噪聲圖像I， 得到濾波圖像/ ；B、基于步驟A中得到的濾波圖像/，對(duì)其每個(gè)像素點(diǎn)計(jì)算濾波殘差函數(shù)g，并構(gòu)成 相應(yīng)的圖像上下文LC、根據(jù)步驟B中得到的圖像上下文卩，構(gòu)造一個(gè)32級(jí)矢量量化器0 = {1,2,Λ ,32}；D、針對(duì)每個(gè)量化后的上下文CQ，應(yīng)用回歸分析方法求解公式(1)中的濾波器系數(shù)
bk和α，在一個(gè)菱形的窗口中構(gòu)造一個(gè)濾波器f(x I Cq)； 1權(quán)利要求
1.一種輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，設(shè)給定的無(wú)噪聲圖像為I，待處理 的噪聲圖像為IN。ise，其特征在于該方法包括以下步驟A、設(shè)計(jì)一種基于梯度的各項(xiàng)異性濾波器，將該濾波器作用到給定的無(wú)噪聲圖像I，得到 濾波圖像/ ；B、基于步驟A中得到的濾波圖像/，對(duì)其每個(gè)像素點(diǎn)計(jì)算濾波殘差函數(shù)g，并構(gòu)成相應(yīng) 的圖像上下文LC、根據(jù)步驟B中得到的圖像上下文卩，構(gòu)造一個(gè)32級(jí)矢量量化器0 ={1,2,Λ ,32}；D、針對(duì)每個(gè)量化后的上下文CQ，應(yīng)用回歸分析方法求解公式(1)中的濾波器系數(shù)bk和α，在一個(gè)菱形的窗口中構(gòu)造一個(gè)濾波器
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其特征在于所 述步驟A中的基于梯度的各項(xiàng)異性濾波器的設(shè)計(jì)具體為Al、對(duì)給定的無(wú)噪聲圖像I分別計(jì)算其梯度||v/u|，四個(gè)方向上的差分vw/u、v/u、 和ViiZu以及相應(yīng)的濾波系數(shù)CNi,」、cSi,」、Cffij j和cEi, j
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其特征在于所 述步驟B具體為Bi、基于圖像I和濾波圖像/計(jì)算濾波誤差圖像g = 。B2、將當(dāng)前像素點(diǎn)所在的3X3內(nèi)的圖像高頻信息作為圖像上下文，構(gòu)成相應(yīng)的上下文 矢量c
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其特征在于所 述步驟C具體為基于所得到的上下文矢量卩和濾波誤差圖像g，應(yīng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法使得以下條件熵的值 最小
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其特征在于所 述步驟D具體為D1、在圖像I中，針對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)y，在其周?chē)∫粋€(gè)菱形鄰域R(y)；D2、根據(jù)步驟C中所得到32個(gè)量化的上下文集合C，得到像素點(diǎn)集滿足Y =
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其特征在于所 述步驟H具體為HI、在圖像IN。ise中，針對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)y，在其周?chē)?，取一個(gè)菱形鄰域R(y)； H2、運(yùn)用濾波器f(x|CQ)對(duì)IN。ise進(jìn)行濾波，即:γ = ΣΚχ,+α0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電線路智能監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像去噪方法，其主要用于濾除視頻監(jiān)控系統(tǒng)所獲取的圖像中的噪音，并解決在大霧、沙塵等惡劣天氣情況下產(chǎn)生圖像對(duì)比度和邊緣下降等問(wèn)題。該圖像去噪方法應(yīng)用基于各向異性的濾波器將圖像平滑，來(lái)估計(jì)圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的噪音能量，即計(jì)算一個(gè)濾波殘差函數(shù)。然后，將像素鄰域范圍內(nèi)的殘差函數(shù)作為圖像上下文特征。通過(guò)一個(gè)矢量量化器，運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法將每一個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的上下文矢量量化到32個(gè)不同的級(jí)別。最后對(duì)每一個(gè)級(jí)別內(nèi)的所有像素，應(yīng)用回歸分析的方法，構(gòu)造不同參數(shù)的濾波器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)處理。
文檔編號(hào)H04N5/217GK102143303SQ201110063780
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月16日
發(fā)明者何冰, 劉振海, 劉新平, 沈超, 胡凌靖 申請(qǐng)人:上海市電力公司, 上海電力帶電作業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司