本发明专利技术涉及基于亮度估计的水下放电图像增强方法、装置及存储介质，应用于液体放电研究技术领域，包括：通过滤波器获取到区域像素的矩阵算子，通过矩阵算子得到全局亮度阈值，将亮度阈值引入到值域矩阵中，通过亮度阈值来提高液体背景与液体电极中气泡轮廓之间的对比度，增强气泡边缘等高频信号，使模糊的图片变得清晰，达到气泡轮廓边缘增强、去掉图像中液体浑浊噪声的效果，通过空域矩阵与值域矩阵的乘积得到全局亮度估计后的反射光强像素矩阵，将原始图像减去全局亮度估计后的反射光强像素矩阵，便可以得到清晰的水下放电图像，简单来说就是本方案是去掉图像反射光强的影响，还原图像的本来面目。还原图像的本来面目。还原图像的本来面目。
【技术实现步骤摘要】
基于亮度估计的水下放电图像增强方法、装置及存储介质
[0001]本专利技术涉及液体放电研究
，具体涉及基于亮度估计的水下放电图像增强方法、装置及存储介质。
技术介绍
[0002]在液体中电极局部放电与气泡的产生、膨胀和破裂有关，为了清晰地观测这一放电过程，往往采用阴影法拍摄图像，然后再进行图像增强处理；为了突出液体放电图像中气泡几何形状特征，采用水下图像增强方案，即采用低通滤波去掉图像中液体浑浊噪声，采用高通滤波法，增强气泡边缘等高频信号，使模糊的图片变得清晰；但是传统的水下图像增强方法无法对液体放电中的图像细节进行增强，如在液体中的电极放电过程中气泡之间的轮廓采用双边滤波的方法处理后仍然是模糊的，这是由于采用阴影法观察过程中由于需要在暗环境下拍摄，为了拍摄到液体中电极局部气泡的发展过程需要采用较高的采样频率，这就需要牺牲高速摄像机的曝光率来实现，进光量的减少会使得整体图像偏暗。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于亮度估计的放电图像增强方法、装置及存储介质，以解决现有技术中，仅采用双边滤波对水下放电图像进行处理，得到的图像整体偏暗，导致液体中的电极放电过程中气泡之间的轮廓模糊的问题。
[0004]根据本专利技术实施例的第一方面，提供基于亮度估计的水下放电图像增强方法，包括：
[0005]将液体中电极局部放电图像转换为原始像素矩阵，选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到滤波器中，滤波器输出相对应区域的矩阵算子；
[0006]通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到全局亮度阈值；
[0007]获取全局亮度阈值与该固定大小的像素区域的中心像素值的乘积，将该乘积与该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值进行比较，根据比较结果得到第一值域矩阵或第二值域矩阵；
[0008]将原始像素矩阵输入到高斯滤波器中，高斯滤波器通过计算原始像素矩阵两个位置之间的相互作用捕获长期依赖关系得到空域矩阵；
[0009]将空域矩阵与第一值域矩阵或第二值域矩阵的乘积作为权重矩阵；
[0010]通过权重矩阵获取全局亮度估计后的图像像素矩阵；
[0011]将液体中电极局部放电图像的原始像素矩阵减去全局亮度估计后的图像像素矩阵得到清晰放电的图像像素矩阵。
[0012]优选地，
[0013]所述将该乘积与该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值进行比较，根据比较结果得到第一值域矩阵或第二值域矩阵包括：
[0014]分别计算该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值；
[0015]将差值分别和该乘积进行比较，若差值小于该乘积，则该液体中电极局部放电图像的值域矩阵为第一值域矩阵，若差值大于该乘积，则该液体中电极局部放电图像的值域矩阵为第二值域矩阵。
[0016]优选地，
[0017]所述选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到滤波器中，滤波器输出相对应区域的矩阵算子包括：
[0018]选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到第一滤波器以及第二滤波器中，第一滤波器以及第二滤波器分别输出差分激励算子以及梯度算子，将差分激励算子与梯度算子的比值作为该固定大小的像素区域的矩阵算子。
[0019]优选地，
[0020]所述通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到全局亮度阈值包括：
[0021]通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到第二矩阵算子；
[0022]对第二矩阵算子进行归一化处理，得到该固定大小的像素区域的局部亮度阈值；
[0023]将原始像素矩阵中提取出的所有固定大小的像素区域的局部亮度阈值相加再求平均，得到全局亮度阈值。
[0024]优选地，
[0025]所述将液体中电极局部放电图像的原始像素矩阵减去全局亮度估计后的图像像素矩阵得到清晰放电的图像像素矩阵包括：
[0026]将液体中电极局部放电图像的原始像素矩阵与全局亮度估计后的图像像素矩阵均转移到对数域，在对数域中，将液体中电极局部放电图像的像素矩阵减去全局亮度估计后的图像像素矩阵，得到对数域中的清晰放电的图像像素矩阵。
[0027]优选地，
[0028]所述固定大小的像素区域为在原始像素矩阵中提取3
×
3的像素区域，一个原始像素矩阵可以提取多个不同的3
×
3的像素区域。
[0029]根据本专利技术实施例的第二方面，提供基于亮度估计的水下放电图像增强装置，所述装置包括：
[0030]算子获取模块：用于将液体中电极局部放电图像转换为原始像素矩阵，选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到滤波器中，滤波器输出相对应区域的矩阵算子；
[0031]亮度阈值获取模块：用于通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到全局亮度阈值；
[0032]值域矩阵获取模块：用于获取全局亮度阈值与该固定大小的像素区域的中心像素值的乘积，将该乘积与该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值进行比较，根据比较结果得到第一值域矩阵或第二值域矩阵；
[0033]空域矩阵获取模块：用于将原始像素矩阵输入到高斯滤波器中，高斯滤波器通过计算原始像素矩阵两个位置之间的相互作用捕获长期依赖关系得到空域矩阵；
[0034]权重矩阵获取模块：用于将空域矩阵与第一值域矩阵或第二值域矩阵的乘积作为权重矩阵；
[0035]亮度估计矩阵获取模块：用于通过权重矩阵获取全局亮度估计后的图像像素矩阵；
[0036]清晰图像获取模块：用于将液体中电极局部放电图像的原始像素矩阵减去全局亮度估计后的图像像素矩阵得到清晰放电的图像像素矩阵。
[0037]根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被主控器执行时，实现所述的上述方法中的各个步骤。
[0038]本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0039]本申请通过滤波器获取到区域像素的矩阵算子，通过矩阵算子得到全局亮度阈值，将亮度阈值引入到值域矩阵中，通过亮度阈值来提高液体背景与液体电极中气泡轮廓之间的对比度，达到气泡轮廓边缘增强的效果，再通过双边滤波处理去掉图像中液体浑浊噪声，增强气泡边缘等高频信号，使模糊的图片变得清晰，通过空域矩阵与值域矩阵的乘积得到全局亮度估计后的图像像素矩阵，将原始图像减去全局亮度估计后的图像像素矩阵，便可以得到清晰的水下放电图像，简单来说就是本方案是去掉光照的影响，还原图像的本来面目。
[0040]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0041]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0042]图1是根据一示例性实施例示出的基于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于亮度估计的水下放电图像增强方法，其特征在于，所述方法包括：将液体中电极局部放电图像转换为原始像素矩阵，选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到滤波器中，滤波器输出相对应区域的矩阵算子；通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到全局亮度阈值；获取全局亮度阈值与该固定大小的像素区域的中心像素值的乘积，将该乘积与该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值进行比较，根据比较结果得到第一值域矩阵或第二值域矩阵；将原始像素矩阵输入到高斯滤波器中，高斯滤波器通过计算原始像素矩阵两个位置之间的相互作用捕获长期依赖关系得到空域矩阵；将空域矩阵与第一值域矩阵或第二值域矩阵的乘积作为权重矩阵；通过权重矩阵获取全局亮度估计后的图像像素矩阵；将液体中电极局部放电图像的原始像素矩阵减去全局亮度估计后的图像像素矩阵得到清晰放电的图像像素矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将该乘积与该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值进行比较，根据比较结果得到第一值域矩阵或第二值域矩阵包括：分别计算该固定大小的像素区域的中心像素值与其相邻的所有像素值的差值；将差值分别和该乘积进行比较，若差值小于该乘积，则该液体中电极局部放电图像的值域矩阵为第一值域矩阵，若差值大于该乘积，则该液体中电极局部放电图像的值域矩阵为第二值域矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到滤波器中，滤波器输出相对应区域的矩阵算子包括：选取像素矩阵中固定大小的像素区域分别输入到第一滤波器以及第二滤波器中，第一滤波器以及第二滤波器分别输出差分激励算子以及梯度算子，将差分激励算子与梯度算子的比值作为该固定大小的像素区域的矩阵算子。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到全局亮度阈值包括：通过arctan函数对矩阵算子的取值范围进行限制，得到第二矩阵算子；对第二矩阵算子进行归一化处理，得到该固定大小的像素区域的局部亮度阈值；将原始像素矩阵中提取...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄民双，王明建，马腾飞，梅振青，邓林根，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：
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