基于非下采样轮廓波变换的矿井图像增强算法

王满利^1,2，田子建¹

1. 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院2. 河南理工大学物理与电子信息学院

摘 要：为提高煤矿井下低照度、大噪声图像的可观测性,提出了一种基于非下采样轮廓波变换的矿井图像增强算法,该方法克服了常规图像增强算法无法兼顾对比度提高与噪声抑制的不足。根据Retinex理论,推导出了低照度含噪声图像的Retinex增强框架,该框架解除了噪声对估计光照图的干扰,并且分离实现了图像的对比度提高和噪声抑制。依据该图像增强框架,首先利用非下采样轮廓波变换将输入图像分解为低频子带系数和高频方向子带系数,解除估计光照图与抑制噪声的耦合;然后在轮廓波变换域,利用R,G,B三个颜色通道的低频子带系数,求出3个低频子带系数的亮通道图像,但该亮通道图像存在细节突变和过低灰度值,不符合光照图缓慢变化的特征,对亮通道图像做进一步的Gamma校正和均值滤波,获得灰度值提高了的平滑光照图估计值;接着在轮廓波变换域,根据阈值函数收缩高频方向子带系数实现噪声抑制;最后,为突显某一频带方向的细节信息和提高整体对比度,将收缩的高频方向子带系数乘以相应的增益完成特定细节加强,再利用细节加强的高频子带系数、低频子带系数和光照图估计值重构出整体对比度提高的增强图像。数值实验表明,该图像增强算法能够有效地实现矿井图像的对比度提高、噪声抑制和细节加强,且具有良好的稳定性和适应性,能够很好地满足矿井下图像增强的需求。

关键词：图像增强;非下采样轮廓波变换;噪声抑制;图像分解;图像重构;