[发明专利]一种基于改进双边滤波的井下图像处理方法

说明书

本发明公开了一种基于改进双边滤波的井下图像处理方法，本发明采用改进双边滤波估计光照图像，用Otsu阈值分割法得到反射图像阈值，用双边滤波对亮暗区域进行不同程度的去噪处理，采用分段性线性变换增强和抑制明暗区域，提升图像对比度。实验结果表明，本发明能有效增强煤矿井下低照度图像的亮度和对比度保证井下暗区域细节的同时有效地去除了噪音。避免了传统方法的光晕和泛灰现象和噪声放大的问题。

技术领域：

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种基于改进双边滤波的井下图像处理方法。

背景技术：

由于井下工作环境的特殊性，在对井下生产进行监控的过程中，监控图像受井下恶劣环境的影响往往质量较差，含有对比度低，照度低，暗区域细节模糊不清并含有大量噪声的特点，因此需通过对井下图像进行一定的处理，来增强图像的视觉效果。

图像增强的传统方法有直方图均衡化法，暗原色先验法，反锐化掩膜法等。直方图均衡化法处理简单高效，处理速度快，但同时在处理的过程中放大了图像的噪声，出现图像细节模糊及对比度不自然的过度增强等现象。暗原色先验法获得的图像清晰度高，但也会造成图像噪声放大现象。反锐化掩膜法通过加强图像的边缘轮廓等高频信息达到图像增强的目的，增强后图像的边缘处存在光晕现象，且光照平缓的区域增强幅度较小。

单尺度Retinex算法简单易实现，但同时存在以下不足：在增强图像细节的同时放大了图像的噪声；在明暗变化强处易出现光晕现象；增强后图像对比度低，存在泛灰现象。基于双边滤波和Retinex的图像增强算法，双边滤波方法可以较好地去除矿井中由环境因素导致的图像噪声，同时消除光晕现象，但会导致图像整体泛灰和图像细节丢失。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于改进双边滤波的井下图像处理方法。本发明采用改进双边滤波估计光照图像，用Otsu阈值分割法得到反射图像阈值，用双边滤波对亮暗区域进行不同程度的去噪处理，采用分段性线性变换增强和抑制明暗区域，提升图像对比度。实验结果表明，本发明能有效增强煤矿井下低照度图像的亮度和对比度保证井下暗区域细节的同时有效地去除了噪音。避免了传统方法的光晕和泛灰现象和噪声放大的问题。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种基于改进双边滤波的井下图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、输入井下原图像；

步骤二、采用双边滤波算法估计得出原图片的光照图像：

步骤三、数域转换得到反射图像R(i,j)；

步骤四、对得到的反射图像R(i,j)进行线性拉伸；

步骤五、采用Otsu阈值分割法获得光照图像的切割阈值，根据切割阈值将光照图像划分为亮、暗区域；用双边滤波器对光照图像亮、暗区域进行去噪；

步骤六、采用分段性线性变换方法，增强滤波后的光照图像的对比度得到增强对比度后的光照图像L(i,j)；根据S(x,y)＝R(x,y)×L(x,y)得到处理后的拍摄图像，其中S(x,y)为处理后的拍摄图像。

2.如权利要求1所述的基于改进双边滤波的井下图像处理方法，其特征在于，所述双边滤波算法中相邻像素点间空间距离的度量α的计算方法如下：

进一步的改进，所述步骤五中，Otsu阈值分割法获得光照图像的切割阈值的方法如下：

获得光照图像的直方图，然后按照直方图的分布，将图像分成背景和前景两部分，前景和背景的分界值即为阈值，通过遍历不同阈值，计算不同阈值下对应的背景和前景之间的类间方差v(t)，当类间方差取得极大值时对应的阈值t就是所求的切割阈值；类间方差公式如下；