一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，其中，包括以下步骤：(1)输入待去噪的电缆瓷套终端红外图像；(2)对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；(3)计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；(4)利用均值聚类法将步骤(3)得到的相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数；(5)对步骤(4)得到的无效小波系数，直接置零；保留步骤(4)得到的有效小波系数；(6)利用步骤(2)得到的最高分解层数上的尺度系数和步骤(5)得到的处理后的小波系数进行二维小波重构，得到去噪后红外图像。本发明专利技术的去噪方法能有效地去除噪声，并完整保留图像细节。

An infrared image denoising method for cable porcelain bushing termination considering the correlation between scales

The invention relates to a denoising method, considering the correlation between scale cable porcelain set of terminal infrared image which comprises the following steps: (1) input for denoising of the cable porcelain set of terminal infrared image; (2) the infrared image is two-dimensional wavelet decomposition, the highest decomposition scale coefficient on different layers and decomposition layers on the three direction of the wavelet coefficients; (3) the absolute value of the correlation coefficient calculation of wavelet coefficients between scales; (4) using the K-means clustering method steps (3) the absolute value of the correlation coefficient are divided into coefficient of correlation coefficients of effective wavelet coefficients and wavelet coefficients without effect; (5) to step (4) the invalid wavelet coefficients are set to zero; keep step (4) effective wavelet coefficients obtained by the step (6); (2) the highest decomposition scale coefficient and the number of steps (5) the wavelet coefficients are obtained after the processing of the two-dimensional After wavelet reconstruction, the denoised infrared image is obtained. The denoising method can remove the noise effectively and preserve the details of the image.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法
本专利技术涉及红外图像处理
，更具体地，涉及一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法。
技术介绍
基于红外图像的红外诊断技术已经被成功地运用于电气设备的状态检测和故障监测，并在发电机故障诊断、设备绝缘诊断等方面取得显著成效。电缆瓷套终端红外图像检测方法由于具有安全、准确、经济和实用等特点，近年来受到广泛关注。电缆瓷套终端红外图像是否清晰，图像细节是否完整，特征是否明显，是能否对其进行正确诊断的关键。红外图像在生成过程中受探测器噪声和各种电子器件噪声的影响，具有高噪声、低对比度的特点。因此采用高效率的滤波方法对电缆瓷套终端红外图像去噪，提升图像质量，是进行正确诊断的前提。在图像去噪方面，小波变换由于其良好的时频局部化能力，具有较好的去噪效果，已被广泛应用于图像去噪。常用的小波去噪方法是基于小波系数阈值的滤波方法，如软阈值函数去噪法。但软阈值函数去噪法忽略了小波系数尺度间相关性，去噪效果不甚理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的至少一个缺点与不足，提供一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，该去噪方法能有效地去除噪声，并完整保留图像细节。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，其中，包括以下步骤：(1)输入待去噪的电缆瓷套终端红外图像；(2)对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；(3)计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；(4)利用均值聚类法将步骤(3)得到的相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数，即把每个尺度上的小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类；(5)对步骤(4)得到的无效小波系数，直接置零；保留步骤(4)得到的有效小波系数；(6)利用步骤(2)得到的最高分解层数上的尺度系数和步骤(5)得到的处理后的小波系数进行二维小波重构，得到去噪后红外图像。进一步的，所述步骤(3)中，计算所述小波系数的尺度间相关系数的计算公式为：式中，为第j尺度，kd方向，位置(m,n)上的小波系数，为第j+1尺度，kd方向，位置(m+α,n+β)上的小波系数，为第j+2尺度，kd方向，位置(m+χ,n+δ)上的小波系数，kd＝H,V,D，所述H表示水平方向，所述V表示垂直方向，所述D表示对角线方向。进一步的，所述步骤(4)包括以下步骤：(a)随机选取2个聚类中心，即K＝{k1,k2}；(b)对第j尺度，kd方向上小波系数的尺度间相关系数在第t次迭代中，分别计算其和聚类中心k1和k2的距离，分别记为s1(m,n)和s2(m,n)。如果s1(m,n)小于s2(m,n)，则将划分到聚类簇k1中，否则划分到k2中；(c)更新聚类中心k1和k2；(d)重复步骤(b)和步骤(c)，直到聚类中心不发生变化。进一步的，所述的步骤(b)中，所述距离计算公式为：式中，ki为聚类中心，si(m,n)为相关系数与聚类中心ki的距离。进一步的，所述的步骤(c)中，所述第i个聚类中心ki的更新公式为：式中，Cj为划分到聚类簇k1中的相关系数，||ki||为划分到聚类簇k1中的相关系数的个数。本专利技术的工作原理：本专利技术通过定义小波系数的尺度间相关系数，利用均值阈值法将小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类，通过保留有效小波系数，置零无效小波系数达到去噪目的。该方法能够在有效去除电缆瓷套终端红外图像噪声的同时，完整地保留图像细节。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：本专利技术解决了去除电缆瓷套终端红外图像噪声的问题，该方法在将小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类基础上，将无效小波系数置零，并保留有效小波系数，从而达到去噪目的。该方法能更有效地去除噪声，并完整保留图像细节。本专利技术定义了小波系数的尺度间相关系数，提出使用均值阈值法提取尺度间相关系数阈值，进而将小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类。附图说明图1是本专利技术的一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法的总体框图。图2是含噪的电缆瓷套终端红外图像。图3是用本专利技术方法去噪后得到的电缆瓷套终端红外图像。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。本实施例主要包括以下步骤：1.基小波确定为sym4,小波分解层数为5；2.对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；3.计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；4.利用均值聚类法将步骤3得到的相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数，即把每个尺度上的小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类；5.对步骤4得到的无效小波系数，直接置零；保留步骤4得到的有效小波系数；6.利用步骤2得到的最高层数上的尺度系数和步骤5得到的处理后的小波系数进行二维小波重构，得到去噪后红外图像。下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明：本专利技术提出一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，该方法将图像进行小波分解，计算小波系数尺度间的相关系数，使用均值聚类法将小波系数分为有效系数和无效系数两类。对无效小波系数直接进行置零，保留有效小波系数，最后利用尺度系数和处理后的小波系数进行小波重构，便得到去噪后图像。该方法不仅去除了电缆瓷套终端红外图像中的噪声，还完整保留了图像细节。如图1所示，为一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法的总体框图。1.对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；2.计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；小波系数的尺度间相关系数的计算公式为：式中，为第j尺度，kd方向，位置(m,n)上的小波系数，为第j+1尺度，kd方向，位置(m+α,n+β)上的小波系数，为第j+2尺度，kd方向，位置(m+χ,n+δ)上的小波系数，kd＝H,V,D，所述H表示水平方向，所述V表示垂直方向，所述D表示对角线方向。3.利用均值聚类法将相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数，即把每个尺度上的小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类。随机选取2个聚类中心，即K＝{k1,k2}；对第j尺度，kd方向上小波系数的尺度间相关系数在第t次迭代中，分别计算其和聚类中心k1和k2的距离，分别记为s1(m,n)和s2(m,n)。如果s1(m,n)小于s2(m,n)，则将划分到聚类簇k1中，否则划分到k2中。距离的计算公式为：式中，ki为聚类中心，si(m,n)为相关系数与聚类中心ki的距离。更新聚类中心k1和k2；第i个聚类中心ki的更新公式为：式中，Cj为划分到聚类簇k1中的相关系数，||ki||为划分到聚类簇k1中的相关系数的个数；聚类中心不发生变化时，结束迭代过程。4.对无效小波系数，直接置零；保留有效小波系数。5.利用最高分解层数上的尺度系数和处理后的小波系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入待去噪的电缆瓷套终端红外图像；(2)对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；(3)计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；(4)利用均值聚类法将步骤(3)得到的相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数，即把每个尺度上的小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类；(5)对步骤(4)得到的无效小波系数，直接置零；保留步骤(4)得到的有效小波系数；(6)利用步骤(2)得到的最高分解层数上的尺度系数和步骤(5)得到的处理后的小波系数进行二维小波重构，得到去噪后红外图像。

【技术特征摘要】
1.一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)输入待去噪的电缆瓷套终端红外图像；(2)对红外图像进行二维小波分解，得到最高分解层数上的尺度系数和不同分解层数上三个方向上的小波系数；(3)计算小波系数的尺度间相关系数绝对值；(4)利用均值聚类法将步骤(3)得到的相关系数绝对值分为有效小波系数的相关系数和无效小波系数的相关系数，即把每个尺度上的小波系数分为有效小波系数和无效小波系数两类；(5)对步骤(4)得到的无效小波系数，直接置零；保留步骤(4)得到的有效小波系数；(6)利用步骤(2)得到的最高分解层数上的尺度系数和步骤(5)得到的处理后的小波系数进行二维小波重构，得到去噪后红外图像。2.根据权利要求1所述的一种考虑尺度间相关性的电缆瓷套终端红外图像去噪方法，其特征在于，所述步骤(3)中，计算所述小波系数的尺度间相关系数的计算公式为：式中，为第j尺度，kd方向，位置(m,n)上的小波系数，为第j+1尺度，kd方向，位置(m+α,n+β)上的小波系数，为第j+2尺度，kd方向，位置(m+χ,n+δ)上的小波系数，kd＝H,V,D...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴炬卓，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44