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弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法與流程

文檔序號(hào):11865868閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,包括以下步驟:

第一步,對(duì)所測(cè)區(qū)域介質(zhì)的紅外圖像進(jìn)行濾波;

第二步,計(jì)算濾波后紅外圖像中各點(diǎn)的頻率信息,根據(jù)頻率信息確定邊緣;

第三步,采用儀器/設(shè)備剔除算法剔除第二步中的儀器/設(shè)備邊緣所圍成的區(qū)域,保留其余邊緣圍成的區(qū)域;

第四步,采用自適應(yīng)閾值計(jì)算方法第三步中保留區(qū)域的上限閾值t1和下限閾值t2;

第五步,利用自適應(yīng)雙平臺(tái)直方圖均衡化方法實(shí)現(xiàn)泄漏目標(biāo)的圖像增強(qiáng);

其中,第一步到第五步執(zhí)行流程設(shè)置為流水線結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述第二步中頻率信息計(jì)算公式如下:

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>B</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mn>8</mn> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,f(x,y)是紅外圖像第x行,第y列像素點(diǎn)的灰度值,|B(x,y)|為該點(diǎn)的頻率信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述第三步中儀器/設(shè)備剔除算法具體為:

S31:先通過(guò)紅外圖像邊緣的灰度值判斷邊緣是否屬于同一個(gè)物體;

S32:確定同一物體的邊緣后,利用公式(2)和(3)計(jì)算所有灰度值相同的邊緣像素點(diǎn)在x和y方向的距離,

Lx=|y1-y2| (2)

Ly=|x1-x2| (3)

其中Lx為像素點(diǎn)(x,y1)和像素點(diǎn)(x,y2)在x方向上的距離,Ly為像素點(diǎn)(x1,y)和像素點(diǎn)(x2,y)在y方向上的距離;

S33:根據(jù)物體在x方向和y方向的距離特征查詢圖形庫(kù),若符合圖形庫(kù)中的特征標(biāo)準(zhǔn),則為儀器/設(shè)備,對(duì)該物體區(qū)域進(jìn)行剔除。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述第三步剔除儀器/設(shè)備區(qū)域后,保留的區(qū)域可認(rèn)為儀器/設(shè)備與氣體相重疊的區(qū)域,可利用氣體自身的細(xì)膩性、相關(guān)性和自相似性,分別采用角二階矩、相關(guān)矩和分形維數(shù)紋理特征對(duì)保留區(qū)域的氣體區(qū)域和儀器/設(shè)備區(qū)域進(jìn)行區(qū)分,角二階矩、相關(guān)矩和分形維數(shù)的計(jì)算公式分別如公式(4)、(5)和(6)所示:

<mrow> <mi>A</mi> <mi>S</mi> <mi>M</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msup> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>,</mo> <msup> <mi>y</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <mi>C</mi> <mi>O</mi> <mi>R</mi> <mi>R</mi> <mi>L</mi> <mi>N</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <msup> <mi>y</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mi>x</mi> <mi>y</mi> <mi>p</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>x</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>,</mo> <msup> <mi>y</mi> <mo>&prime;</mo> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>m</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>s</mi> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <msubsup> <mi>s</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <mi>D</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>l</mi> <mi>o</mi> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>/</mo> <mi>r</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中,其中p(x',y')為歸一化后的灰度共生矩陣值,x'和y'分別表示灰度共生矩陣的橫、縱坐標(biāo)值,l為灰度共生矩陣的行列數(shù),m1、m2分別為x'和y'的均值和方差,Nr表示覆蓋整個(gè)圖像所需的盒子數(shù),r為圖像劃分的尺度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述自適應(yīng)閾值計(jì)算方法具體為:

S41:根據(jù)第三步得到的非儀器/設(shè)備區(qū)域,得到該區(qū)域中各像素點(diǎn)的灰度值,將每個(gè)灰度值對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)通過(guò)直方圖進(jìn)行表達(dá),結(jié)合直方圖得到該灰度區(qū)域的包絡(luò),包絡(luò)中的灰度最大值即為上限閾值t1;

S42:統(tǒng)計(jì)原始紅外圖像直方圖,獲得該直方圖高峰對(duì)應(yīng)的灰度值Gb

S43:計(jì)算第三步檢測(cè)到的每個(gè)儀器/設(shè)備區(qū)域灰度平均值,找出各儀器/設(shè)備區(qū)域灰度平均值中的灰度最大值Gmax;

S44:比較Gb和Gmax,如果Gb>Gmax,t2=Gb,Gb<=Gmax,t2=Gmax

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述自適應(yīng)雙平臺(tái)直方圖均衡化方法具體為:

S51:得到上限閾值t1和下限閾值t2后,利用公式(7)計(jì)算得到分段變換后的圖像;

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&GreaterEqual;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&le;</mo> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&le;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中t1為上限閾值,t2為下限閾值,P(x,y)為是紅外圖像第x行,第y列像素點(diǎn)的原始灰度值,Pr(x,y)為轉(zhuǎn)換后的圖像灰度;

S52:利用公式(8)重新累計(jì)紅外圖像直方圖,并根據(jù)公式(9)對(duì)圖像的灰度級(jí)重新進(jìn)行分配,得到均衡化的灰度值,

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mi>r</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>k</mi> </munderover> <mi>P</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>j</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>&le;</mo> <mi>k</mi> <mo>&le;</mo> <mi>M</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中Fr(k)為轉(zhuǎn)換后的統(tǒng)計(jì)直方圖,Dr(k)為灰度為k的像素在直方圖均衡化后的灰度值。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的弱小氣體泄漏目標(biāo)增強(qiáng)與快速實(shí)現(xiàn)方法,其特征在于,所述步驟S51和步驟S52執(zhí)行流程設(shè)置為流水線結(jié)構(gòu)。

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