[发明专利]一种基于图像金字塔结构的光缆检测图像增强方法

权利要求书

1.一种基于图像金字塔结构的光缆检测图像增强方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

构建引导滤波图像金字塔G₁,G₂,G₃,G₄；

构建拉普拉斯图像金字塔LP₁,LP₂,LP₃；

对拉普拉斯图像金字塔进行双边滤波LP′₁,LP′₂,LP′₃；

将滤波后的金字塔图像反向叠加回原图像；

所述引导滤波图像金字塔构建包括如下步骤：

将光缆原始图像作为引导滤波金字塔的第一层G₁；

将引导滤波金字塔的第一层经过引导滤波，然后对图像进行下采样，即删除图像矩阵偶数行与列，得到第二层的引导滤波金字塔图像G₂；将引导滤波金字塔的第二层经过引导滤波，然后对图像进行下采样，得到第三层的引导滤波金字塔图像G₃；将引导滤波金字塔的第三层经过引导滤波，然后对图像进行下采样，得到第四层的引导滤波金字塔图像G₄；

所述拉普拉斯图像金字塔构建方法包括如下步骤：将引导滤波金字塔的第二层上采样后经过高斯滤波得到图像G'₂；将引导滤波金字塔的第一层减去G'₂，得到拉普拉斯金字塔的第一层LP₁；将引导滤波金字塔的第三层上采样后经过高斯滤波，得到图像G'₃；将引导滤波金字塔的第二层减去G'₃，得到拉普拉斯金字塔的第二层LP₂；将引导滤波金字塔的第四层上采样后经过高斯滤波，得到图像G'₄；将引导滤波金字塔的第三层减去G'₄，得到拉普拉斯金字塔的第三层LP₃；

所述反向叠加的方法包括如下步骤：将LP'₃上采样得到上采样图片，再与LP'₂相加得到LP”₂；将LP”₂上采样得到上采样图片，再与LP'₁相加得到LP”₁；将LP”₁叠加回原图像的能量层，得到细节增强图像。

2.根据权利要求1所述的基于图像金字塔结构的光缆检测图像增强方法，其特征在于，所述引导滤波包括以下步骤：

构造引导滤波函数，引导滤波函数的输出与输入满足二维窗口的线性关系：

其中，q_i是输出像素的值，I_i是输入图像的值，i和k是像素索引，a_k和b_k是当窗口中心位于k时引导滤波函数 的系数；

求出线性函数的系数；

经过最小二乘法求解可得:

计算每个窗口的线性系数时，将线性函数值进行平均：

其中为多个线性窗口下的线性函数的系数值，|w|为窗口内总像素数；μ_k和σ_k²分别是引导图像I_k在窗口w_k内的均值和方差，为窗口中输入图像P的均值，ε是图像的自适应系数。

3.根据权利要求1所述的基于图像金字塔结构的光缆检测图像增强方法，其特征在于，所述高斯滤波包括如下步骤：

确定高斯核函数的窗口大小，根据光缆图像采集系统特性，确认标准差为1，比例系数为1/273的高斯核函数作为滤波窗口；

移动高斯核的中心元素，使它位于输入图像待处理像素的正上方；将输入图像的像素值作为权重，乘以高斯核，结果为输出像素值。

4.根据权利要求1所述的基于图像金字塔结构的光缆检测图像增强方法，其特征在于，所述双边滤波去除包括如下步骤：

确定双边滤波器的空间邻近度因子，亮度相似因子；

其中f(x,y)为滤波窗口中心像素值，f(i,j)为邻域像素值，亮度相似因子中的δr为灰度差值的标准方差；δd是空间距离的标准方差，当δd越大时，图像平滑效果越好；d为间邻近度因子，r亮度相似因子；

计算双边滤波器的权重因子

其中，w为综合计算两个因子得出的加权权重因子；

将当前模板内像素分别与加权权重因子进行卷积运算，之后进行加权平均后得到模板中心点输出像素值f_BF(x,y)；即：