专利名称：一种输电线路智能监控系统中的图像去噪方法
技术领域：
本发明涉及一种图像去噪方法，属于图像处理技术领域。具体来说为一种输电线 路智能监控系统中的图像去噪方法。
背景技术：
视频监控系统因监控环境光线不足以及恶劣的天气及环境(例如沙尘暴)导致 获取的视频图像存在大量噪声，而且图像的对比度及边缘非常模糊，而视频监控图像噪音 通常不是一个噪音模型所产生的单一噪音，而是一种复杂的混合噪音即包括随机噪声、量 化噪声和脉冲噪声。传统的图像降噪方法应用到视频图像增强问题时遇到的最主要困难就 是在图像噪音被消除的同时，一些重要的图像细节或边缘信息也被弱化。这使得边缘保留 滤波器的设计成为图像处理一个研究热点。传统的边缘保留滤波器应用数学形态学算子， 可以在去图像加性或乘性噪音的同时，又使边缘信息得到增强，如中值滤波器等。然而，它 们依然无法克服一些弱边界被弱化的问题。在远程视频监控图像由于在恶劣的天气和环境下获取的图像中存在不同性质的 噪音，在其图像质量经常由的噪音污染和对比度模糊而大幅度地下降，这会严重影响视频 监控的可靠性和准确性，无法达到监控系统所要达到的及时报警及预警的目标。因此，在 将图像发送给监控中心平台及客户端之前，通常需要对视频帧图像进行降噪或增强等预处 理。通常的增强办法是在一个固定大小的局部窗口内，应用一个空间滤波器平滑输入的噪 音图像。但是这样的处理会严重破坏图像本身所具有的纹理特征和边缘细节，而且图像的 对比度会下降。为了解决这一实际问题，近年来很多边缘保留的滤波器得到广泛地研究并应用到 视频监控图像的软件开发上。例如，中值滤波器、双边滤波器，各项异性滤波器等被广泛地 应用到各个领域中图像降噪问题，但是他们大部分只对高斯噪音或乘性噪音比较有效，对 解决具有混合型噪音的图像增强问题效果并不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种输电线路智能监控系统中的图像去噪方 法，该方法在去除图像噪音的同时，图像的边缘细节和纹理同时得到保留。为了解决上述技术问题，本发明采用信息论中的上下文量化技术来解决图像噪音 模型的估计问题。首先应用基于梯度的滤波器将图像平滑，再根据得到的平滑图像，计算滤 波误差能量函数，也就是估计每个像素点上的高频信息，包括像素点周围的边缘信息和噪 音。然后，应用动态规划的办法，将所得到的误差能量函数量化到四个不同的级别。随后， 将所得到的量化后的误差能量和图像的纹理特征后，构造一组量化的上下文。最后依据不 同的量化上下文，应用回归分析的方法针对不同的上下文模型，构造不同的参数的滤波器， 实现一个自适应的滤波器。具体来说，本发明提供一种输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，设给定的无噪声图像为I，待处理的噪声图像为Im…该方法包括以下步骤A、设计一种基于梯度的各项异性滤波器，将该滤波器作用到给定的无噪声图像I， 得到滤波图像/ ；B、基于步骤A中得到的滤波图像/，对其每个像素点计算滤波残差函数g，并构成 相应的图像上下文LC、根据步骤B中得到的图像上下文卩，构造一个32级矢量量化器0 = {1,2,Λ ,32}；D、针对每个量化后的上下文CQ，应用回归分析方法求解公式(1)中的滤波器系数
bk和α，在一个菱形的窗口中构造一个滤波器f(x I Cq)； 1权利要求
1.一种输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，设给定的无噪声图像为I，待处理 的噪声图像为IN。ise，其特征在于该方法包括以下步骤A、设计一种基于梯度的各项异性滤波器，将该滤波器作用到给定的无噪声图像I，得到 滤波图像/ ；B、基于步骤A中得到的滤波图像/，对其每个像素点计算滤波残差函数g，并构成相应 的图像上下文LC、根据步骤B中得到的图像上下文卩，构造一个32级矢量量化器0 ={1,2,Λ ,32}；D、针对每个量化后的上下文CQ，应用回归分析方法求解公式(1)中的滤波器系数bk和α，在一个菱形的窗口中构造一个滤波器
2.根据权利要求1所述的输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其特征在于所 述步骤A中的基于梯度的各项异性滤波器的设计具体为Al、对给定的无噪声图像I分别计算其梯度||v/u|，四个方向上的差分vw/u、v/u、 和ViiZu以及相应的滤波系数CNi,」、cSi,」、Cffij j和cEi, j
3.根据权利要求1所述的输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其特征在于所 述步骤B具体为Bi、基于图像I和滤波图像/计算滤波误差图像g = 。B2、将当前像素点所在的3X3内的图像高频信息作为图像上下文，构成相应的上下文 矢量c
4.根据权利要求1所述的输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其特征在于所 述步骤C具体为基于所得到的上下文矢量卩和滤波误差图像g，应用动态规划算法使得以下条件熵的值 最小
5.根据权利要求1所述的输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其特征在于所 述步骤D具体为D1、在图像I中，针对每个像素点y，在其周围，取一个菱形邻域R(y)；D2、根据步骤C中所得到32个量化的上下文集合C，得到像素点集满足Y =
6.根据权利要求1所述的输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其特征在于所 述步骤H具体为HI、在图像IN。ise中，针对每个像素点y，在其周围，取一个菱形邻域R(y)； H2、运用滤波器f(x|CQ)对IN。ise进行滤波，即:γ = ΣΚχ,+α0
全文摘要
本发明涉及一种输电线路智能监控系统中的图像去噪方法，其主要用于滤除视频监控系统所获取的图像中的噪音，并解决在大雾、沙尘等恶劣天气情况下产生图像对比度和边缘下降等问题。该图像去噪方法应用基于各向异性的滤波器将图像平滑，来估计图像的每个像素点的噪音能量，即计算一个滤波残差函数。然后，将像素邻域范围内的残差函数作为图像上下文特征。通过一个矢量量化器，运用动态规划算法将每一个像素所对应的上下文矢量量化到32个不同的级别。最后对每一个级别内的所有像素，应用回归分析的方法，构造不同参数的滤波器，从而实现对图像的增强处理。
文档编号H04N5/217GK102143303SQ201110063780
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者何冰, 刘振海, 刘新平, 沈超, 胡凌靖 申请人:上海市电力公司, 上海电力带电作业技术开发有限公司