申请/专利权人：榆林金马巴巴网络科技有限公司

申请日：2023-12-25

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117455802B

主分类号：G06T5/70

分类号：G06T5/70;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/187

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2024.02.13#实质审查的生效;2024.01.26#公开

摘要：本发明涉及图像增强技术领域，具体涉及一种本安型矿灯采集图像降噪增强方法。获取本安型矿灯采集到的灰度图像，根据像素点的灰度分布，获得点光源像素点、待滤波像素点和非滤波像素点；构建像素块，根据待滤波像素块与点光源像素点之间的位置关系和灰度差异获得待滤波像素点的光照权重，根据非滤波像素块之间的灰度变化特征，获得非滤波像素点的光照变化方向；计算待滤波像素块的噪声表现值，并筛选相似块，基于光照变化方向，结合待滤波像素点和相似块的位置关系、像素块之间的灰度差异以及光照权重，获得相似块的权重表现因子，最后基于权重表现因子和噪声表现值确定相似块的滤波权重并进行滤波，可以有效提高图像降噪增强的质量。

主权项：1.一种本安型矿灯采集图像降噪增强方法，其特征在于，所述本安型矿灯包括图像采集装置，所述方法包括：步骤S1、获取本安型矿灯采集到的矿井内部灰度图像；步骤S2包括步骤S21-S24；步骤S21、根据所述矿井内部灰度图像中像素点的灰度分布获得点光源像素点、待滤波像素点和非滤波像素点，具体包括：基于预设灰度阈值对所述矿井内部灰度图像进行阈值分割，并获得连通域，将所有所述连通域中灰度值均值最大的连通域作为目标区域，计算所述目标区域的形心，将所述形心所在位置处的像素点作为点光源像素点；在以每个像素点为中心的预设邻域内，计算中心像素点与对应的每个邻域像素点的灰度值差异，当所述灰度值差异中的最小值大于预设差异阈值时，将中心像素点作为待滤波像素点；所述灰度图像中除待滤波像素点外的像素点为非滤波像素点；步骤S22、以每个像素点为中心，构建预设尺寸的像素块；步骤S23、根据每个待滤波像素点与点光源像素点的位置关系以及对应像素块的灰度值差异获得待滤波像素点受矿灯光照影响的光照权重，具体包括：在每个待滤波像素点与点光源像素点各自对应的像素块中，计算相同位置处像素点的灰度值差异并累加，得到差异累加值；根据每个待滤波像素点与点光源像素点之间的欧式距离和对应的差异累加值，获得每个待滤波像素点受矿灯光照影响的光照权重，光照权重的公式模型为： 其中，表示第个待滤波像素点的光照权重，表示点光源像素点的横坐标，表示第个待滤波像素点的横坐标，表示点光源像素点的纵坐标，表示第个待滤波像素点的纵坐标，表示点光源像素点的像素块与第个待滤波像素点的像素块之间的差异累加值，表示归一化函数；步骤S24、根据所有非滤波像素点的像素块之间的位置关系和灰度变化，获得每个非滤波像素点对应的光照变化方向，具体包括：所述光照变化方向包括光照变化最大方向和光照变化最小方向；计算每个非滤波像素点的像素块中像素点灰度值的方差，得到灰度方差；计算任意两个非滤波像素点的像素块中相同位置处像素点的灰度值差异的累加值，得到灰度差异值；计算任意两个非滤波像素点的欧式距离，得到距离参数；任选一个非滤波像素点作为处理点，除处理点外的非滤波像素点为分析点；根据处理点与每个分析点的灰度方差的乘积、灰度差异值以及距离参数得到处理点与分析点之间的第一光照变化参考值和第二光照变化参考值；第一光照变化参考值和第二光照变化参考值的公式模型为： 其中，表示处理点和分析点之间的第一光照变化参考值，表示处理点和分析点之间的第二光照变化参考值，表示处理点对应的灰度方差，表示分析点对应的灰度方差，表示处理点和分析点之间的距离参数，表示处理点和分析点之间的灰度差异值，表示预设第一参数，表示预设第二参数；将处理点作为起点，处理点的最大第一光照变化参考值对应的分析点作为终点，得到光照变化最大方向；将处理点作为起点，处理点的最大第二光照变化参考值对应的分析点作为终点，得到光照变化最小方向；步骤S3包括步骤S31-S34；步骤S31、根据每个待滤波像素点的像素块中的灰度值计算噪声表现值，其中，噪声表现值的公式模型为：，其中，表示第个待滤波像素点的噪声表现值，表示第个待滤波像素点的灰度值，表示第个待滤波像素点的像素块中除第个待滤波像素点外的第个像素点的灰度值，表示像素块中的像素点个数；步骤S32、任选一个待滤波像素点作为待测点，待测点的像素块为待测块；步骤S33、根据待测块与除待测点外的其他待滤波像素点的像素块之间灰度变化的相似情况，筛选出相似块；步骤S34、根据待测点与所有非滤波像素点的位置分布，获取待测点的参照点，具体包括：判断所述待测点是否存在于非滤波像素点的光照变化方向上；若存在，则将待测点存在的光照变化方向对应的非滤波像素点中与待测点距离最近的非滤波像素点作为待测点的参照点；若不存在，则将与待测点距离最近的非滤波像素点作为待测点的参照点；步骤S4包括步骤S41-S44；步骤S41、根据所述待测块与每个相似块之间的位置关系、参照点的光照变化方向、像素块之间的灰度值差异以及相似块对应的光照权重，获得每个相似块的权重表现因子，具体包括：步骤S411、过每个待测点，作与参照点的光照变化方向平行的直线，得到光照变化最大直线和光照变化最小直线；将待测块的任意一个相似块作为目标块，所述目标块的中心像素点作为目标点；步骤S412、以待测点为起点，目标点为终点，得到方向向量，获得所述方向向量在所述光照变化最大直线上的投影向量，计算所述方向向量和所述投影向量的夹角值；步骤S413、根据所述夹角值和待测点与目标点之间的欧式距离获得第一权重，所述夹角值和所述欧式距离均与所述第一权重呈负相关；将所述光照变化最小直线上与待测点最近的像素点作为对比点，以对比点为中心的像素块作为对比块，将待测块与对比块中相同位置处像素点的灰度值差异的累加值，作为分子，将目标块与对比块中相同位置处像素点的灰度值差异的累加值与预设第三参数的和值作为分母，将所得比值与预设常数的差异进行负相关映射后的值作为第二权重；将所述第一权重、第二权重以及目标块对应的光照权重三者的乘积进行归一化后，得到目标块的权重表现因子，权重表现因子的公式模型为： 其中，表示目标点的像素块的权重表现因子，表示待测点和目标点的方向向量与对应投影向量的夹角值，表示待测点的横坐标，表示目标点的横坐标，表示待测点的纵坐标，表示目标点的纵坐标，表示待测点的像素块和对比点的像素块中相同位置处像素点灰度值差异的累加值，表示目标点的像素块和对比点的像素块中相同位置处像素点灰度值差异的累加值，表示目标点的光照权重，表示预设常数，表示预设第三参数，表示归一化函数，表示第一权重，表示第二权重；步骤S42、根据待测块的相似块的权重表现因子和噪声表现值获得每个相似块的滤波权重，具体包括：根据每个相似块的权重表现因子归一化后的值和每个相似块的噪声表现值，获得每个相似块的滤波权重，滤波权重的公式模型为： 其中，表示第个相似块的滤波权重，表示第个相似块的权重表现因子，表示第个相似块的权重表现因子，表示待测块的相似块的总数，表示第个相似块的噪声表现值；步骤S43、根据所有待滤波像素点对应的相似块的滤波权重对矿井内部灰度图像中待滤波像素点的像素块进行滤波，获得降噪增强图像。

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