本發(fā)明涉及紅外圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法。

背景技術(shù)：

基于紅外圖像的紅外診斷技術(shù)已經(jīng)被成功地運用于電氣設(shè)備的狀態(tài)檢測和故障監(jiān)測，并在發(fā)電機(jī)故障診斷、設(shè)備絕緣診斷等方面取得顯著成效。電纜瓷套終端紅外圖像檢測方法由于具有安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)和實用等特點，近年來受到廣泛關(guān)注。電纜瓷套終端紅外圖像是否清晰，圖像細(xì)節(jié)是否完整，特征是否明顯，是能否對其進(jìn)行正確診斷的關(guān)鍵。紅外圖像在生成過程中受探測器噪聲和各種電子器件噪聲的影響，具有高噪聲、低對比度的特點。因此采用高效率的濾波方法對電纜瓷套終端紅外圖像去噪，提升圖像質(zhì)量，是進(jìn)行正確診斷的前提。在圖像去噪方面，小波變換由于其良好的時頻局部化能力，具有較好的去噪效果，已被廣泛應(yīng)用于圖像去噪。常用的小波去噪方法是基于小波系數(shù)閾值的濾波方法，如軟閾值函數(shù)去噪法。但軟閾值函數(shù)去噪法忽略了小波系數(shù)尺度間相關(guān)性，去噪效果不甚理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點與不足，提供一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法，該去噪方法能有效地去除噪聲，并完整保留圖像細(xì)節(jié)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法，其中，包括以下步驟：

(1)輸入待去噪的電纜瓷套終端紅外圖像；

(2)對紅外圖像進(jìn)行二維小波分解，得到最高分解層數(shù)上的尺度系數(shù)和不同分解層數(shù)上三個方向上的小波系數(shù)；

(3)計算小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)絕對值；

(4)利用均值聚類法將步驟(3)得到的相關(guān)系數(shù)絕對值分為有效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)和無效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，即把每個尺度上的小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類；

(5)對步驟(4)得到的無效小波系數(shù)，直接置零；保留步驟(4)得到的有效小波系數(shù)；

(6)利用步驟(2)得到的最高分解層數(shù)上的尺度系數(shù)和步驟(5)得到的處理后的小波系數(shù)進(jìn)行二維小波重構(gòu)，得到去噪后紅外圖像。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，計算所述小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

式中，為第j尺度，kd方向，位置(m,n)上的小波系數(shù)，為第j+1尺度，kd方向，位置(m+α,n+β)上的小波系數(shù)，為第j+2尺度，kd方向，位置(m+χ,n+δ)上的小波系數(shù)，kd＝h,v,d，所述h表示水平方向，所述v表示垂直方向，所述d表示對角線方向。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)包括以下步驟：

(a)隨機(jī)選取2個聚類中心，即k＝{k1,k2}；

(b)對第j尺度，kd方向上小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)在第t次迭代中，分別計算其和聚類中心k1和k2的距離，分別記為s1(m,n)和s2(m,n)。如果s1(m,n)小于s2(m,n)，則將劃分到聚類簇k1中，否則劃分到k2中；

(c)更新聚類中心k1和k2；

(d)重復(fù)步驟(b)和步驟(c)，直到聚類中心不發(fā)生變化。

進(jìn)一步的，所述的步驟(b)中，所述距離計算公式為：

式中，ki為聚類中心，si(m,n)為相關(guān)系數(shù)與聚類中心ki的距離。

進(jìn)一步的，所述的步驟(c)中，所述第i個聚類中心ki的更新公式為：

式中，cj為劃分到聚類簇k1中的相關(guān)系數(shù)，||ki||為劃分到聚類簇k1中的相關(guān)系數(shù)的個數(shù)。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明通過定義小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)，利用均值閾值法將小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類，通過保留有效小波系數(shù)，置零無效小波系數(shù)達(dá)到去噪目的。該方法能夠在有效去除電纜瓷套終端紅外圖像噪聲的同時，完整地保留圖像細(xì)節(jié)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：

本發(fā)明解決了去除電纜瓷套終端紅外圖像噪聲的問題，該方法在將小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類基礎(chǔ)上，將無效小波系數(shù)置零，并保留有效小波系數(shù)，從而達(dá)到去噪目的。該方法能更有效地去除噪聲，并完整保留圖像細(xì)節(jié)。

本發(fā)明定義了小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)，提出使用均值閾值法提取尺度間相關(guān)系數(shù)閾值，進(jìn)而將小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法的總體框圖。

圖2是含噪的電纜瓷套終端紅外圖像。

圖3是用本發(fā)明方法去噪后得到的電纜瓷套終端紅外圖像。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

本實施例主要包括以下步驟：

1.基小波確定為sym4,小波分解層數(shù)為5；

2.對紅外圖像進(jìn)行二維小波分解，得到最高分解層數(shù)上的尺度系數(shù)和不同分解層數(shù)上三個方向上的小波系數(shù)；

3.計算小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)絕對值；

4.利用均值聚類法將步驟3得到的相關(guān)系數(shù)絕對值分為有效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)和無效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，即把每個尺度上的小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類；

5.對步驟4得到的無效小波系數(shù)，直接置零；保留步驟4得到的有效小波系數(shù)；

6.利用步驟2得到的最高層數(shù)上的尺度系數(shù)和步驟5得到的處理后的小波系數(shù)進(jìn)行二維小波重構(gòu)，得到去噪后紅外圖像。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

本發(fā)明提出一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法，該方法將圖像進(jìn)行小波分解，計算小波系數(shù)尺度間的相關(guān)系數(shù)，使用均值聚類法將小波系數(shù)分為有效系數(shù)和無效系數(shù)兩類。對無效小波系數(shù)直接進(jìn)行置零，保留有效小波系數(shù)，最后利用尺度系數(shù)和處理后的小波系數(shù)進(jìn)行小波重構(gòu)，便得到去噪后圖像。該方法不僅去除了電纜瓷套終端紅外圖像中的噪聲，還完整保留了圖像細(xì)節(jié)。

如圖1所示，為一種考慮尺度間相關(guān)性的電纜瓷套終端紅外圖像去噪方法的總體框圖。

1.對紅外圖像進(jìn)行二維小波分解，得到最高分解層數(shù)上的尺度系數(shù)和不同分解層數(shù)上三個方向上的小波系數(shù)；

2.計算小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)絕對值；

小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

式中，為第j尺度，kd方向，位置(m,n)上的小波系數(shù)，為第j+1尺度，kd方向，位置(m+α,n+β)上的小波系數(shù)，為第j+2尺度，kd方向，位置(m+χ,n+δ)上的小波系數(shù)，kd＝h,v,d，所述h表示水平方向，所述v表示垂直方向，所述d表示對角線方向。

3.利用均值聚類法將相關(guān)系數(shù)絕對值分為有效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)和無效小波系數(shù)的相關(guān)系數(shù)，即把每個尺度上的小波系數(shù)分為有效小波系數(shù)和無效小波系數(shù)兩類。

隨機(jī)選取2個聚類中心，即k＝{k1,k2}；

對第j尺度，kd方向上小波系數(shù)的尺度間相關(guān)系數(shù)在第t次迭代中，分別計算其和聚類中心k1和k2的距離，分別記為s1(m,n)和s2(m,n)。如果s1(m,n)小于s2(m,n)，則將劃分到聚類簇k1中，否則劃分到k2中。

距離的計算公式為：

式中，ki為聚類中心，si(m,n)為相關(guān)系數(shù)與聚類中心ki的距離。

更新聚類中心k1和k2；

第i個聚類中心ki的更新公式為：

式中，cj為劃分到聚類簇k1中的相關(guān)系數(shù)，||ki||為劃分到聚類簇k1中的相關(guān)系數(shù)的個數(shù)；

聚類中心不發(fā)生變化時，結(jié)束迭代過程。

4.對無效小波系數(shù)，直接置零；保留有效小波系數(shù)。

5.利用最高分解層數(shù)上的尺度系數(shù)和處理后的小波系數(shù)進(jìn)行二維小波重構(gòu)，得到去噪后紅外圖像。

如圖2所示，為含噪的電纜瓷套終端紅外圖像，如圖3所示，為用本發(fā)明方法去噪后得到的電纜瓷套終端紅外圖像。經(jīng)對比可知，本發(fā)明采用的方法能有效地去除噪聲，并且能最大程度保留圖像細(xì)節(jié)。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為了清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。