一种煤矿监控图像增强处理方法与流程

本发明涉及煤矿安全监控领域，具体地，涉及一种煤矿监控图像增强处理方法。

背景技术：

煤矿安全一直是煤矿行业的重点关注问题，随着科技的进步和发展，利用现代化的监控设备来替代传统的人工监控已是现代煤矿行业的特点。

煤矿监控系统能够获得煤矿现场的监控图像，供后端工作人员查看，然而由于煤矿现场环境复杂，导致煤矿监控图像质量较差，不便于工作人员进行查看，实际应用中每个部分都有可能导致图像品质变差，使图像传递的信息无法被正常读取和识别。例如，在采集图像过程中由于光照环境或物体表面反光等原因造成图像整体光照不均，或是图像采集系统在采集过程中由于机械设备的缘故无法避免的加入采集噪声，或是图像显示设备的局限性造成图像显示层次感降低或颜色减少等等。

很多由于场景条件的影响图像拍摄的视觉效果不佳，这就需要图像增强技术来改善人的视觉效果，比如突出图像中目标物体的某些特点、从数字图像中提取目标物的特征参数等等，这些都有利于对图像中目标的识别、跟踪和理解。图像增强处理主要内容是突出图像中感兴趣的部分，减弱或去除不需要的信息。这样使有用信息得到加强，从而得到一种更加实用的图像或者转换成一种更适合人或机器进行分析处理的图像。

现有的煤矿监控图像进行变换后图像的灰度级减少，导致某些细节信息不够明显甚至消失，因此，需要对煤矿监控图像进行图像增强处理，但是现有技术中仅在后端计算机对煤矿监控图像进行图像增强处理，对于环境恶劣，如光照条件不满足或过强的环境，图像增强处理效果并不明显。

技术实现要素：

本发明提供了一种煤矿监控图像增强处理方法，解决了现有技术中仅在后端计算机对煤矿监控图像进行图像增强处理，对于环境恶劣，如光照条件不满足或过强的环境，图像增强处理效果并不明显的技术问题，实现了将计算机图像增强处理方法与实际光照条件调节方法相结合，能够在实际环境恶劣的情况下也能够获得图像质量较好的煤矿监控图像的技术效果。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种煤矿监控图像增强处理方法，所述方法包括：

步骤1：获取煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则执行步骤2；

步骤2：对煤矿监控图像进行图像增强处理，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行图像质量判断，若图像增强处理后的煤矿监控图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若图像增强处理后的煤矿监控图像质量不合格，则执行步骤3；

步骤3：对图像增强处理后的煤矿监控图像进行分析，获得煤矿监控图像的图像亮度分布信息；

步骤4：基于煤矿监控图像的图像亮度分布信息，生成煤矿监控图像的图像亮度调整方案；

步骤5：基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整。

其中，本方法的原理为：首先获取煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，即判断图像是质量是否需要增强，若不需要则可节省运算时间和流程，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则对煤矿监控图像进行图像增强处理，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行图像质量判断，若图像增强处理后的煤矿监控图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若图像增强处理后的煤矿监控图像质量不合格，即若增强处理后图像质量还是不合格，那么则判断现场环境恶劣，采用现场光照调整方案，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行分析，获得煤矿监控图像的图像亮度分布信息，即分析出图片中哪里过暗哪里过亮；然后基于煤矿监控图像的图像亮度分布信息，生成煤矿监控图像的图像亮度调整方案，即将过亮的地方的光照强度降低，将过暗的地方的光照强度增强；然后基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整。

进一步的，所述方法还包括步骤6：获得煤矿现场的光照亮度和方向进行调整后的煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则进行告警，调整不过来则进行告警，否则会影响现场监控系统运行效果。

进一步的，本方法采用现有技术中的图像增强处理进行处理，如对煤矿监控图像进行图像增强处理，具体包括：将直方图均衡化方法与局部对比度增强方法相结合，构造基于双层面平面的亮度变换函数，结合局部值直方图均衡化算法使得图像的对比度及亮度获得提升。

进一步的，本方法采用现有技术中的图像增强处理进行处理，如文章编号为1002-8331(2011)23-0204-04，对煤矿监控图像进行图像增强处理，具体包括：

获取煤矿监控图像的亮度为平面、对比度位平面和均值，对图像进行低照度提升调整，获得低照度提升图像；

对图像进行分块并计算各块的直方图均衡化变换函数；建立4个二维表，计算各个像素点的变换函数并对图像进行亮度变换得到最终的增强图像。

进一步的，所述方法还设有煤矿现场光照调整结构，用于对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整，煤矿监控图像的图像亮度调整方案包括：需要增强光照强度的位置和增强光照的强度信息、需要减少光照强度的位置和减少光照强度的信息。

进一步的，所述光照调整结构包括：

控制器、电源、若干照明灯、若干水平方向调整结构、若干竖直方向调整结构；

所述控制器用于基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，生成照明灯调整信息，包括：需要调整的照明灯编号、照明灯亮度调整信息、照明灯照射方向和位置调整信息；控制器基于照明灯调整信息对相应的照明灯进行调整，包括照明灯的亮度、照明灯的照射方向和位置；照明灯均与电源连接，控制器用于控制水平方向调整结构来调整照明灯的水平照射方向和角度，以及控制竖直方向调整结构来调整照明灯的竖直照射方向和角度，每个照明灯上均安装有一个水平方向调整结构和一个竖直方向调整结构；水平方向调整结构用于调整照明灯的水平照射方向和角度，竖直方向调整结构用于调整照明灯的竖直照射方向和角度，其中，本方法中的若干水平方向调整结构、若干竖直方向调整结构均为现有技术中的结构，如现有技术中的旋转灯等，本申请保护的利用其来进行光照方向位置的调整，通过这2个结构来实现照明灯照明方向和位置的调整，如现场的某个角落需要增强照明，则通过这2个结构的调整，将照明灯照向这个角落。

进一步的，所述煤矿监控图像的图像亮度调整方案还包括照明灯的照射范围，所述控制器还用于控制照明灯的照射范围，目的是更加准确的对图像的质量进行控制，传统的照明灯照明通常是一大片区域都照射，但是这种情况下容易导致虽然某处的光照强度提升了但是其周围的本身光照条件符合的区域光照反而超额了，因此，本方法可以对光照范围进行准确控制，进而对图像的质量进行准确控制。

进一步的，所述控制器通过调整照射范围调整结构来调整照明灯的照射范围。

进一步的，每个照明灯均设有透明灯罩，灯罩外均设有照射范围调整结构，所述照射范围调整结构包括：遮光罩、若干圆形遮光片、电机、圆盘、若干连接杆，所述遮光罩套设在灯罩外表面，所述遮光罩上设有圆形出光孔，遮光片的大小与出光孔的大小尺寸匹配，每个遮光片上均设有圆孔，每个遮光片的圆孔孔径与其他遮光片的圆孔孔径大小不同，连接杆与遮光片一一对应，电机固定在遮光罩外表面，圆盘背面中心与电机的转动轴固定连接，若干连接杆的一端均匀分布在圆盘正面，若干连接杆的一端均与圆盘正面中心固定连接，若干连接杆另一端分别与对应的遮光片侧面固定连接，控制器用于控制电机转动，通过圆盘和连接杆带动遮光片转动，基于控制指令将选择的遮光片停靠在相应的位置。本方法通过转动电机，来带动圆盘转动，圆盘通过连接杆来带动遮光片转动，遮光片不同尺寸的圆孔对应了不同的光照范围，通过转动实现不同的遮光片对出光孔进行遮挡，进而实现了光照范围的精确调整。

进一步的，所有圆孔的圆心均在同一圆周上，圆孔距离圆盘正面中心的距离与出光孔距离圆盘正面中心的距离相等。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

解决了现有技术中仅在后端计算机对煤矿监控图像进行图像增强处理，对于环境恶劣，如光照条件不满足或过强的环境，图像增强处理效果并不明显的技术问题，实现了将计算机图像增强处理方法与实际光照条件调节方法相结合，能够在实际环境恶劣的情况下也能够获得图像质量较好的煤矿监控图像的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中煤矿监控图像增强处理方法的流程示意图；

图2是本申请中照射范围调整结构的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请提供了一种煤矿监控图像增强处理方法，所述方法包括：

步骤1：获取煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则执行步骤2；

步骤2：对煤矿监控图像进行图像增强处理，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行图像质量判断，若图像增强处理后的煤矿监控图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若图像增强处理后的煤矿监控图像质量不合格，则执行步骤3；

步骤3：对图像增强处理后的煤矿监控图像进行分析，获得煤矿监控图像的图像亮度分布信息；

步骤4：基于煤矿监控图像的图像亮度分布信息，生成煤矿监控图像的图像亮度调整方案；

步骤5：基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整。

其中，本方法的原理为：首先获取煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，即判断图像是质量是否需要增强，若不需要则可节省运算时间和流程，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则对煤矿监控图像进行图像增强处理，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行图像质量判断，若图像增强处理后的煤矿监控图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若图像增强处理后的煤矿监控图像质量不合格，即若增强处理后图像质量还是不合格，那么则判断现场环境恶劣，采用现场光照调整方案，对图像增强处理后的煤矿监控图像进行分析，获得煤矿监控图像的图像亮度分布信息，即分析出图片中哪里过暗哪里过亮；然后基于煤矿监控图像的图像亮度分布信息，生成煤矿监控图像的图像亮度调整方案，即将过亮的地方的光照强度降低，将过暗的地方的光照强度增强；然后基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整。

其中，在本申请实施例中，所述方法还包括步骤6：获得煤矿现场的光照亮度和方向进行调整后的煤矿监控图像，对煤矿监控图像的图像质量进行图像质量判断，若煤矿监控图像的图像质量合格，则在煤矿监控系统中进行显示；若煤矿监控图像的图像质量不合格，则进行告警，调整不过来则进行告警，否则会影响现场监控系统运行效果。

其中，在本申请实施例中，本方法采用现有技术中的图像增强处理进行处理，如对煤矿监控图像进行图像增强处理，具体包括：将直方图均衡化方法与局部对比度增强方法相结合，构造基于双层面平面的亮度变换函数，结合局部值直方图均衡化算法使得图像的对比度及亮度获得提升。

其中，在本申请实施例中，本方法采用现有技术中的图像增强处理进行处理，如文章编号为1002-8331(2011)23-0204-04，对煤矿监控图像进行图像增强处理，具体包括：

获取煤矿监控图像的亮度为平面、对比度位平面和均值，对图像进行低照度提升调整，获得低照度提升图像；

对图像进行分块并计算各块的直方图均衡化变换函数；建立4个二维表，计算各个像素点的变换函数并对图像进行亮度变换得到最终的增强图像。

其中，在本申请实施例中，所述方法还设有煤矿现场光照调整结构，用于对煤矿现场的光照亮度和方向进行调整，煤矿监控图像的图像亮度调整方案包括：需要增强光照强度的位置和增强光照的强度信息、需要减少光照强度的位置和减少光照强度的信息。

其中，在本申请实施例中，所述光照调整结构包括：

控制器、电源、若干照明灯、若干水平方向调整结构、若干竖直方向调整结构；

所述控制器用于基于煤矿监控图像的图像亮度调整方案，生成照明灯调整信息，包括：需要调整的照明灯编号、照明灯亮度调整信息、照明灯照射方向和位置调整信息；控制器基于照明灯调整信息对相应的照明灯进行调整，包括照明灯的亮度、照明灯的照射方向和位置；照明灯均与电源连接，控制器用于控制水平方向调整结构来调整照明灯的水平照射方向和角度，以及控制竖直方向调整结构来调整照明灯的竖直照射方向和角度，每个照明灯上均安装有一个水平方向调整结构和一个竖直方向调整结构；水平方向调整结构用于调整照明灯的水平照射方向和角度，竖直方向调整结构用于调整照明灯的竖直照射方向和角度，其中，本方法中的若干水平方向调整结构、若干竖直方向调整结构均为现有技术中的结构，如现有技术中的旋转灯等，本申请保护的利用其来进行光照方向位置的调整，通过这2个结构来实现照明灯照明方向和位置的调整，如现场的某个角落需要增强照明，则通过这2个结构的调整，将照明灯照向这个角落。

其中，在本申请实施例中，所述煤矿监控图像的图像亮度调整方案还包括照明灯的照射范围，所述控制器还用于控制照明灯的照射范围，目的是更加准确的对图像的质量进行控制，传统的照明灯照明通常是一大片区域都照射，但是这种情况下容易导致虽然某处的光照强度提升了但是其周围的本身光照条件符合的区域光照反而超额了，因此，本方法可以对光照范围进行准确控制，进而对图像的质量进行准确控制。

其中，在本申请实施例中，所述控制器通过调整照射范围调整结构来调整照明灯的照射范围。

其中，在本申请实施例中，每个照明灯均设有透明灯罩，灯罩外均设有照射范围调整结构，请参考图2，所述照射范围调整结构包括：遮光罩1、若干圆形遮光片2、电机、圆盘5、若干连接杆6，所述遮光罩套设在灯罩外表面，所述遮光罩上设有圆形出光孔4，遮光片的大小与出光孔的大小尺寸匹配，每个遮光片上均设有圆孔3，每个遮光片的圆孔孔径与其他遮光片的圆孔孔径大小不同，连接杆与遮光片一一对应，电机固定在遮光罩外表面，圆盘背面中心与电机的转动轴固定连接，若干连接杆的一端均匀分布在圆盘正面，若干连接杆的一端均与圆盘正面中心固定连接，若干连接杆另一端分别与对应的遮光片侧面固定连接，控制器用于控制电机转动，通过圆盘和连接杆带动遮光片转动，基于控制指令将选择的遮光片停靠在相应的位置。本方法通过转动电机，来带动圆盘转动，圆盘通过连接杆来带动遮光片转动，遮光片不同尺寸的圆孔对应了不同的光照范围，通过转动实现不同的遮光片对出光孔进行遮挡，进而实现了光照范围的精确调整。

其中，在本申请实施例中，所有圆孔的圆心均在同一圆周上，圆孔距离圆盘正面中心的距离与出光孔距离圆盘正面中心的距离相等。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。