一種航拍絕緣子圖像的去噪方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，屬于電力系統(tǒng)直升機(jī)巡檢或機(jī)器人巡檢
技術(shù)領(lǐng)域。
[0002] 【【背景技術(shù)】】 長(zhǎng)期以來(lái)，由于受地理環(huán)境等因素的限制，輸電線路巡線工作主要靠人工目測(cè)觀察，這 種傳統(tǒng)的工作方式只能發(fā)現(xiàn)一些地面、桿塔底部的缺陷，以及玻璃絕緣子自爆等一些比較 簡(jiǎn)單易見的缺陷，工作效率較低。隨著高電壓、大功率、長(zhǎng)距離輸電線路的出現(xiàn)，輸電線路穿 越的地理環(huán)境日趨復(fù)雜，給線路巡檢帶來(lái)很多困難，應(yīng)用直升飛機(jī)或機(jī)器人等方式自動(dòng)巡 檢輸電線路已成為電力發(fā)展的趨勢(shì)。
[0003] 直升機(jī)或機(jī)器人巡檢一般記錄紅外圖像和可見光圖像，分別對(duì)應(yīng)熱像巡視和可見 光巡視。從空中觀察具有范圍大、視覺寬、效率高、不受地域影響等優(yōu)勢(shì)，但受大氣流動(dòng)，陽(yáng) 光照射，以及機(jī)身振動(dòng)等拍攝環(huán)境的影響，拍攝圖像中常?；烊敫咚乖肼暫兔}沖噪聲。這些 噪聲不僅會(huì)妨礙人們對(duì)圖像的理解，而且對(duì)后續(xù)的圖像處理工作造成較大的影響，因此，去 除航拍圖像噪聲就顯得尤為重要。
[0004] 目前，針對(duì)航拍圖像去噪問(wèn)題，學(xué)者們提出了許多方法，如小波變換、PDE方法、系 數(shù)表方法等。但上述方法都存在不少缺陷，不能很好的滿足現(xiàn)有的需要。
[0005]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】 本發(fā)明的目的在于：根據(jù)航拍圖像中?；煊懈咚乖肼暫兔}沖噪聲的這一事實(shí)，本文提 出了一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，由于航拍絕緣子圖像噪聲中脈沖噪聲和高斯噪聲為 常見類型，通過(guò)像素同齡組可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)的分類，利用中值濾波和維納濾波，將分類 好的高斯噪聲和脈沖噪聲的加以消去，同時(shí)最大限度的保留原始圖像。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，包 括以下步驟： (1) 、噪聲圖像的像素同齡組分組 對(duì)于一個(gè)給定的像素 P，其像素同齡組被定義為一個(gè)在其領(lǐng)域內(nèi)與其相似的集合；根 據(jù)Fisher判別式，找出像素的同齡組，自適應(yīng)獲取同齡組像素的個(gè)數(shù)； 設(shè)圖像的大小關(guān)
Fisher判別式的目標(biāo)函數(shù)為：
通過(guò)對(duì)每一個(gè)t值計(jì)算|||，當(dāng)1?最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的t值為同齡組個(gè)數(shù)p，即為窗口中心 像素的同齡組像素； (2) 、原圖像的邊緣檢測(cè) 利用sobel邊緣檢測(cè)方法，獲得原始圖像的邊緣判斷依據(jù)，邊緣檢測(cè)后的圖像中，若某 一點(diǎn)像素值為1，則表示該點(diǎn)在原圖像中為邊緣點(diǎn)；若該點(diǎn)像素值為0,則表示該點(diǎn)在原圖 像中為非邊緣點(diǎn)； (3)、噪聲圖像的噪聲判斷 通過(guò)同齡組個(gè)數(shù)P，對(duì)圖像不同區(qū)域的噪聲進(jìn)行判斷，判斷如下： A、 若p=l，則可判斷窗口的中心像素的同齡組像素只有1個(gè)，即它本身，此時(shí)可以判斷 為脈沖噪聲； B、 若P = W，則可說(shuō)明中心像素的同齡組包括窗口中的所有像素，此時(shí)判斷該像素時(shí)候 否邊緣像素，若不是，則可判斷為高斯噪聲，若是，則不作處理； (4 )、脈沖噪聲的處理 設(shè)待處理像素在8個(gè)方向0^45^91^135^13(^225770°,315,上的相鄰像素為： 6,?, A1X4 ，則中值y的定義為
則y值為該點(diǎn)像素的中值濾波新值； (5)、高斯噪聲的處理 高斯噪聲利用維納濾波算法進(jìn)行處理，維納濾波的步驟如下： A、 估計(jì)像素的局部均值和方差
其中，f是圖像中每個(gè)像素的大小為H綱:麗的領(lǐng)域； B、 利用維納濾波器估計(jì)圖像信號(hào)
其中，\#是整幅圖像的噪聲方差，如果噪聲方差未知，則取所有像素的局部方差的平 均值。
[0007] 采用上述方法后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過(guò)像素同齡組可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信 號(hào)的分類，利用中值濾波和維納濾波，將分類好的高斯噪聲和脈沖噪聲的加以消去，同時(shí)最 大限度的保留原始圖像，為基于直升機(jī)航拍或機(jī)器人巡檢視頻的輸電線路缺陷檢測(cè)與診斷 奠定關(guān)鍵性的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)，具有非常好的應(yīng)用前景。
[0008] 【【附圖說(shuō)明】】 此處所說(shuō)明的附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，但并不 構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中： 圖1航拍的原始圖像； 圖2原始圖像SObel邊緣檢測(cè)結(jié)果圖像； 圖3航拍的噪聲圖像； 圖4噪聲圖像去噪后的結(jié)果圖像。
[0009] 【【具體實(shí)施方式】】 下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明僅 用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0010] 航拍絕緣子圖像的特征包括如下： 1、 絕緣子在圖像中絕大多數(shù)情況下表現(xiàn)為直線串； 2、 絕緣子在圖像中絕大多數(shù)情況下表現(xiàn)為橢圓形狀； 3、 航拍絕緣子圖像中常含噪聲； 4、 航拍絕緣子圖像噪聲中脈沖噪聲和高斯噪聲為常見類型。
[0011] 本發(fā)明所提出的一種航拍絕緣子圖像的去噪方法是依據(jù)上述航拍圖像的特征來(lái) 開發(fā)。如圖1-4所示，一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，包括以下步驟： (1) 、噪聲圖像的像素同齡組分組 對(duì)于一個(gè)給定的像素 P，其像素同齡組被定義為一個(gè)在其領(lǐng)域內(nèi)與其相似的集合；根 據(jù)Fisher判別式，找出像素的同齡組，自適應(yīng)獲取同齡組像素的個(gè)數(shù)； 設(shè)圖像的大小為
Fisher判別式的目標(biāo)函數(shù)為：
通過(guò)對(duì)每一個(gè)t值計(jì)算|H，當(dāng)f 最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的t值為同齡組個(gè)數(shù)p，即為窗口中心 像素的同齡組像素； (2) 、原圖像的邊緣檢測(cè) 利用sobel邊緣檢測(cè)方法，獲得原始圖像的邊緣判斷依據(jù)，邊緣檢測(cè)后的圖像中，若某 一點(diǎn)像素值為1，則表示該點(diǎn)在原圖像中為邊緣點(diǎn)；若該點(diǎn)像素值為〇,則表示該點(diǎn)在原圖 像中為非邊緣點(diǎn)； (3) 、噪聲圖像的噪聲判斷 通過(guò)同齡組個(gè)數(shù)P，對(duì)圖像不同區(qū)域的噪聲進(jìn)行判斷，判斷如下： A、 若p=l，則可判斷窗口的中心像素的同齡組像素只有1個(gè)，即它本身，此時(shí)可以判斷 為脈沖噪聲； B、 若P = W，則可說(shuō)明中心像素的同齡組包括窗口中的所有像素，此時(shí)判斷該像素時(shí)候 否邊緣像素，若不是，則可判斷為高斯噪聲，若是，則不作處理； (4 )、脈沖噪聲的處理 設(shè)待處理像素在8個(gè)方向p;45°,90^135° ,130°,225°,270°,3157上的相鄰像素為： + 則中值y的定義為：
則y值為該點(diǎn)像素的中值濾波新值； (5)、高斯噪聲的處理 高斯噪聲利用維納濾波算法進(jìn)行處理，維納濾波的步驟如下： A、估計(jì)像素的局部均值和方差
其中，零是圖像中每個(gè)像素的大小為M x #的領(lǐng)域； B、利用維納濾波器估計(jì)圖像信號(hào)
其中，是整幅圖像的噪聲方差，如果噪聲方差未知，則0取所有像素的局部方差的平 均值。
[0012] 該發(fā)明基于MATLAB開發(fā)平臺(tái)，讀取原始圖像，用sobel作為edge邊緣檢測(cè)函數(shù)的 邊緣檢測(cè)算子，獲取邊緣檢測(cè)結(jié)果圖；讀取噪聲圖像，利用本發(fā)明的上述方法，將噪聲圖像 進(jìn)行去噪處理。
[0013] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 、噪聲圖像的像素同齡組分組 對(duì)于一個(gè)給定的像素P，其像素同齡組被定義為一個(gè)在其領(lǐng)域內(nèi)與其相似的集合；根 據(jù)Fisher判別式，找出像素的同齡組，自適應(yīng)獲取同齡組像素的個(gè)數(shù)； 設(shè)圖像的大小為μ= (2d+1)ii(2i+1)，中心像素為駕，名-只：I Fisher判別式的目標(biāo)函數(shù)為：通過(guò)對(duì)每一個(gè)t值計(jì)算Ρ(?，當(dāng)P(n最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的t值為同齡組個(gè)數(shù)p，即為窗口中心像 素的同齡組像素； (2) 、原圖像的邊緣檢測(cè) 利用sobel邊緣檢測(cè)方法，獲得原始圖像的邊緣判斷依據(jù)，邊緣檢測(cè)后的圖像中，若某 一點(diǎn)像素值為1，則表示該點(diǎn)在原圖像中為邊緣點(diǎn)；若該點(diǎn)像素值為〇,則表示該點(diǎn)在原圖 像中為非邊緣點(diǎn)； (3) 、噪聲圖像的噪聲判斷 通過(guò)同齡組個(gè)數(shù)P，對(duì)圖像不同區(qū)域的噪聲進(jìn)行判斷，判斷如下： A、 若產(chǎn)4,則可判斷窗口的中心像素的同齡組像素只有1個(gè)，即它本身，此時(shí)可以判斷為 脈沖噪聲； B、 若^ %則可說(shuō)明中心像素的同齡組包括窗口中的所有像素，此時(shí)判斷該像素時(shí)候 否邊緣像素，若不是，則可判斷為高斯噪聲，若是，則不作處理； (4 )、脈沖噪聲的處理 設(shè)待處理像素在8個(gè)方向（〇°,45°,90^135'130°,225°,270°,3157上的相鄰像素為： 則中值y的定義為：,?) 則y值為該點(diǎn)像素的中值濾波新值； (5)、高斯噪聲的處理 高斯噪聲利用維納濾波算法進(jìn)行處理，維納濾波的步驟如下： A、估計(jì)像素的局部均值：^夂# ?+m.其中，?7是圖像中每個(gè)像素的大小為況的領(lǐng)域； Β、利用維納濾波器估i+圖僮佶另·其中，護(hù)是整幅圖像的噪聲方差，如果噪聲方差未知，則#取所有像素的局部方差的平 均值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航拍絕緣子圖像的去噪方法，綜合使用圖像處理基本方法，通過(guò)對(duì)航拍圖像噪聲特點(diǎn)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種可以去除混有脈沖噪聲和高斯噪聲的航拍圖像的去噪方法；本發(fā)明是將目前圖像處理領(lǐng)域最新與經(jīng)典的研究成果引入電力系統(tǒng)直升機(jī)巡線檢測(cè)中，利用航拍圖像噪聲的特點(diǎn)，有針對(duì)性的對(duì)噪聲圖像進(jìn)行處理；將為基于直升機(jī)航拍或機(jī)器人巡檢的輸電線路缺陷檢測(cè)與診斷奠定關(guān)鍵性的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)，具有非常好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】G06T5/00
【公開號(hào)】CN105260994
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510834291
【發(fā)明人】黃穎, 楊中亞, 黃淮, 黃宵寧
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日