[发明专利]一种基于改进sobel算子的隧道反射率影像滤波方法

说明书

本发明是一种基于改进sobel算子的隧道反射率影像滤波方法，具体步骤如下：步骤1，获取隧道反射率影像；步骤2，基于改进的sobel算子提取影像边界线；步骤3，以边界线图像作为引导图像对所述隧道反射率影像进行引导滤波。该方法采用改进的sobel算子，结合引导滤波算法，在保留影像结构细节的同时高效滤除隧道影像中灰尘颗粒以及影像获取过程中生成的噪声，从而保证隧道结构及病害检测分析的效率和准确度。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体的说是一种基于改进sobel算子的隧道反射率影像滤波方法。

背景技术

城市轨道交通为我们日常出行带来了很大的便捷，它的正常运行直接影响我们的工作和生活，其中，隧道基础设施在城市轨道交通中占据着重要的角色。然而，隧道的渗漏水、冻害和衬砌裂损等病害的发生直接威胁到我们的生命和财产安全。因此，隧道的形变分析对隧道病害的合理预防和有效治理至关重要。在隧道内壁影像的获取过程中，存在很多的外界干扰因素，会产生大量斑点噪声，对影像的整体质量产生不利影响，从而妨碍后续影像中关键信息的提取与分析。因此，需要使用合适的技术对影像进行滤波处理。

目前，影像滤波的常用技术主要有中值滤波、均值滤波、双边滤波和维纳自适应滤波等。虽然中值滤波能减少影像噪声，但会产生边缘模糊的问题，滤波后影像纹理等细节损失比较严重；均值滤波具有很好的噪声平滑能力，但其把滤波窗口内像素的平均值赋值给待处理像素，易使影像整体模糊、失真；双边滤波器具有较好的保持边缘信息的效果，但是计算量较大，而且会发生梯度反转的状况，造成影像细节损失；维纳自适应滤波根据计算出的统计特性自动调整参数，其适应性更强，在信号处理技术中得到广泛应用。但是在影像含有噪声较多的情况下，以上这些方法的细节保留效果往往并不理想。

现阶段，隧道内壁影像的获取主要采用三维激光扫描技术，由于三维激光扫描技术以激光测距方式能快速获取隧道内壁的三维坐标及激光反射率信息，所采集的高密度隧道点云数据可直观反应隧道内壁的几何尺寸和激光反射率差异信息，并且激光反射率的采集不受光线条件限制，因此可以根据隧道内壁表面的三维坐标和激光反射率差异信息经投影后插值生成隧道内壁影像。然而，目前三维点云数据处理还不成熟，点云分析方法精度和效率不高，而且三维扫描技术生成的隧道影像会在激光扫描过程中产生大量的噪声数据，严重影响隧道结构形变及病害检测的效率和精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于改进sobel算子的隧道反射率影像滤波方法，在保留影像的内部结构细节和病害信息的同时去除影像获取过程中生成的大量噪声部分，以便后续隧道影像更精确和高效的分析与处理。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于改进sobel算子的隧道反射率影像滤波方法，其特征在于：能够去除隧道反射率影像获取过程中生成的噪声部分，具体步骤如下：

步骤1，获取隧道反射率影像；

步骤2，基于改进的sobel算子提取影像边界线；

步骤3，以边界线图像作为引导图像对所述隧道反射率影像进行引导滤波。

所述的步骤1中，获取隧道反射率影像的具体步骤如下：

步骤1.1，三维激光扫描获取隧道内壁点云数据；

步骤1.2，将所述的点云数据经等角正切投影展开至二维平面；

步骤1.3，利用投影后的点云反射率信息，采用插值算法生成隧道内壁影像，记为original_img。

所述的步骤1.3中生成隧道内壁影像所采用的插值算法包括但不限于反距离权重插值算法、线性插值算法和自然邻域插值算法。

所述的步骤2中，提取影像边界线的具体步骤如下：

步骤2.1，设置Sobel模板，水平和垂直方向模板分别为：