一种基于同态滤波原理的井下光照不均图像处理方法 被引量：32

1

作者 刘毅 贾旭芬 田子建 《工矿自动化》 北大核心 2013年第1期9-12,共4页

传统的同态滤波函数基于高通滤波函数设计,采用该同态滤波函数处理的光照不均图像较暗。根据传统低通滤波器在截止频率半径为5时的图像滤波结果,得出导致图像光照不均现象的主要区域为半径5以内的低频区域的结论;介绍了一种新型同态滤... 传统的同态滤波函数基于高通滤波函数设计,采用该同态滤波函数处理的光照不均图像较暗。根据传统低通滤波器在截止频率半径为5时的图像滤波结果,得出导致图像光照不均现象的主要区域为半径5以内的低频区域的结论;介绍了一种新型同态滤波器的设计过程,进而提出一种基于同态滤波原理的井下光照不均图像的处理方法。该方法采用传统低通滤波函数抑制低频分量,采用传统高通滤波函数增强高频分量;对图像低频分量范围进行细化,对不同的低频分量采用不同的处理方法,即抑制低频分量抑制半径以内的低频分量,使低频分量抑制半径与高频分量增强半径之间较低频率范围内的低频分量基本保持不变,避免了过度抑制低频分量。测试结果表明,该方法在有效处理井下图像光照不均现象的同时避免了对图像整体亮度的过度削弱,效果较好。 展开更多

关键词 煤矿监控 井下图像 监控图像 低光照度 光照不均 图像增强 同态滤波

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一种煤矿井下图像增强算法 被引量：25

2

作者 程德强 郑珍 姜海龙 《工矿自动化》 北大核心 2015年第12期31-34,共4页

针对煤矿井下监控图像对比度低、视觉效果差等问题,采用一种基于引导滤波的单尺度Retinex算法进行煤矿井下图像增强。该算法采用具有保边平滑功能的引导滤波进行照度估计,并与原图像进行卷积运算,获得反映自身属性的反射分量,然后针对... 针对煤矿井下监控图像对比度低、视觉效果差等问题,采用一种基于引导滤波的单尺度Retinex算法进行煤矿井下图像增强。该算法采用具有保边平滑功能的引导滤波进行照度估计,并与原图像进行卷积运算,获得反映自身属性的反射分量,然后针对经反对数变换的反射分量,采用改进的局部对比度增强方法提高图像暗区的对比度,最后得到增强图像。实验结果表明,该算法在对比度提升、细节增强、消噪方面取得了较好的效果。 展开更多

关键词 煤矿井下 监控图像 图像增强 单尺度Retinex 引导滤波

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一种煤矿井下监控视频图像预处理方法 被引量：15

3

作者 徐辉 贺耀宜 《工矿自动化》 北大核心 2016年第1期32-34,共3页

针对煤矿井下照度低、粉尘大、强光干扰多而导致监控视频图像模糊、容易出现目标检测失误等问题,提出了一种煤矿井下监控视频图像预处理方法。引入直方图均衡化算法将灰度值从集中在某段灰度级区域的非均匀分布状态变换为均匀分布状态,... 针对煤矿井下照度低、粉尘大、强光干扰多而导致监控视频图像模糊、容易出现目标检测失误等问题,提出了一种煤矿井下监控视频图像预处理方法。引入直方图均衡化算法将灰度值从集中在某段灰度级区域的非均匀分布状态变换为均匀分布状态,扩展像素灰度值的动态范围;采用多特征判断法即通过灰度阈值、差分阈值、尺寸阈值3个方面判断检测到的目标是否为光斑。实验结果表明,该方法能有效增强图像对比度,改善图像质量,识别并滤除光斑,从而提高目标检测的有效性。 展开更多

关键词 井下监控视频 图像预处理 图像增强 光斑滤除 直方图均衡化 多特征判断

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基于相似度测量和模糊熵的矿井图像增强方法 被引量：8

4

作者 王利娟 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2012年第7期2696-2700,共5页

为了提高煤矿井下图像的视觉效果,提出一种改进的基于相似度测量的增强算法和模糊熵理论相结合的方法。根据煤矿井下图像的特点,引入模糊熵,建立基于模糊熵测度的判别准则,尽量去除噪声干扰。改进隶属度函数的计算方法,充分提取图像中... 为了提高煤矿井下图像的视觉效果,提出一种改进的基于相似度测量的增强算法和模糊熵理论相结合的方法。根据煤矿井下图像的特点,引入模糊熵,建立基于模糊熵测度的判别准则,尽量去除噪声干扰。改进隶属度函数的计算方法,充分提取图像中的分形维特征信息。通过改进对比度变换因子的计算方法,进一步增强图像局部对比度。实验结果表明,处理后的图像不会出现增强过度现象,具有较好地噪声抑制、明暗对比和保持图像细节,是一种有效地矿井图像增强方法。 展开更多

关键词 相似度 模糊熵 隶属度 矿井 图像增强

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一种单参数同态滤波的煤矿井下图像增强算法研究 被引量：2

5

作者 梁燕华 田训鹏 芦君珂 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2024年第2期194-199,共6页

针对煤矿井下图像存在局部明暗差距较大、对比度低和特征细节信息损失等问题,提出一种适用于煤矿井下图像增强的改进同态滤波算法。首先,使用改进的单参数同态滤波算法,通过压缩低频、提升高频提高图像清晰度;将滤波后的图像转换至HSV... 针对煤矿井下图像存在局部明暗差距较大、对比度低和特征细节信息损失等问题,提出一种适用于煤矿井下图像增强的改进同态滤波算法。首先,使用改进的单参数同态滤波算法,通过压缩低频、提升高频提高图像清晰度;将滤波后的图像转换至HSV空间下,使用对比度限制自适应直方图均衡化(CLAHE)算法对亮度分量V进行调整;最后,进行HSV逆变换,得到RGB空间下的图像,完成图像的增强。仿真结果表明,该算法能有效改善光照不均匀对图像的影响,提高图像清晰度和对比度,在保留图像特征细节信息的同时,改善经典同态滤波对明暗差距大图像的过增强现象。 展开更多

关键词 视觉伺服控制系统 井下图像增强 同态滤波算法 CLAHE算法

原文传递

基于矿山井下视频监控系统的图像增强方法研究 被引量：6

6

作者 陈烨 鲍捷 池庆 《电视技术》 北大核心 2014年第3期190-192,200,共4页

针对煤矿井下照度低、粉尘多的恶劣环境导致矿山井下图像质量差、图像可分辨率低的问题,提出一种基于脊波变换的图像增强算法,采用多种评价标准对增强后的图像进行评价,并且与直方图均衡化算法、小波增强算法进行比较。结果显示,该算法... 针对煤矿井下照度低、粉尘多的恶劣环境导致矿山井下图像质量差、图像可分辨率低的问题,提出一种基于脊波变换的图像增强算法,采用多种评价标准对增强后的图像进行评价,并且与直方图均衡化算法、小波增强算法进行比较。结果显示,该算法能够更好地增强图像的边缘、对比度和细节信息,图像效果从整体上更加符合人眼视觉标准。 展开更多

关键词 煤矿井下 图像增强 脊波变换 直方图 小波增强

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基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法

7

作者 牟琦 葛相甫 +2 位作者 王新月 李磊 李占利 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期79-88,111,共11页

煤矿井下图像存在较严重的光照不均匀和噪声干扰,现有基于Retinex的方法直接应用于煤矿井下图像增强易出现光晕伪影、边缘模糊、过增强和噪声放大等问题。针对上述问题,提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法。首先... 煤矿井下图像存在较严重的光照不均匀和噪声干扰,现有基于Retinex的方法直接应用于煤矿井下图像增强易出现光晕伪影、边缘模糊、过增强和噪声放大等问题。针对上述问题,提出了一种基于多尺度梯度域引导滤波的煤矿井下图像增强方法。首先,将多尺度思想引入梯度域引导滤波中,实现对非均匀光照的准确估计,有效解决了增强图像时光晕伪影及边缘模糊的问题。然后,利用Retinex模型分离出光照分量和反射分量:对于光照分量,通过自适应伽马校正函数逐像素地修正光照信息,实现对图像暗区域增强的同时,抑制亮区域过增强,并使用限制对比度自适应直方图均衡化方法调整图像对比度;对于反射分量,将梯度域引导滤波与多尺度细节提升相结合,在准确去除噪声后提升纹理细节,避免了增强图像时噪声放大的问题。最后,将处理后的光照分量及反射分量融合,计算图像增益系数,并使用线性色彩恢复方法实现对原始RGB图像的逐像素增强,提升方法处理效率。实验结果表明,从主客观角度与现有方法相比,经所提方法处理后的图像在色彩保持、对比度、噪声抑制、细节保留等方面均取得了较好的增强效果,同时处理效率较高。 展开更多

关键词 井下图像增强 低光照图像 多尺度梯度域引导滤波 自适应伽马校正 RETINEX 线性色彩恢复

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基于改进CycleGAN的煤矿井下低照度图像增强方法 被引量：3

8

作者 吴佳奇 张文琪 +1 位作者 陈伟 王帅 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期40-46,共7页

针对井下监控装置采集的图像普遍存在照度低、颜色失真及细节特征损失严重等缺陷,提出一种基于改进CycleGAN网络的煤矿井下低照度图像增强算法.首先针对井下成对图像数据获取困难的问题,基于循环生成对抗网络搭建循环图像增强主体框架... 针对井下监控装置采集的图像普遍存在照度低、颜色失真及细节特征损失严重等缺陷,提出一种基于改进CycleGAN网络的煤矿井下低照度图像增强算法.首先针对井下成对图像数据获取困难的问题,基于循环生成对抗网络搭建循环图像增强主体框架实现模型的无监督训练;然后基于CSDNet的全局图像分解架构,设计了一种融合空间-通道注意力模块CBAM的双分支估计网络以并行估计图像的光照分量和反射分量,并在两分支网络之间建立多尺度特征分解机制,从而在大幅提升亮度的同时避免颜色失真现象,保留大量细节信息;使用全局-局部判别器调节图像局部区域的亮度,改善亮度不均,避免过曝及阴影现象.实验结果表明:相较于对比算法RetinexNet,LLNet,MBLLEN,EnlightenGAN和CSDNet,本算法在客观质量指标PSNR(峰值信噪比)、SSIM(结构相似性)、IFC(信息保真度)和VIF(视觉信息保真度)上的表现分别提高了11.787%,8.256%,9.658%和8.654%,并在人类视觉主观分析上优于对比算法,证明本文算法能够有效改善井下低照度图像视觉效果. 展开更多

关键词 井下低照度图像增强 颜色失真 无监督学习 RETINEX算法 注意力机制

原文传递

煤矿井下图像增强算法研究

9

作者 郭永辉 《矿山机械》 2024年第6期53-57,共5页

煤矿井下图像增强作为煤矿井下目标检测和识别的重要先决条件,一直受到研究者的关注。通过阐述多种图像增强算法的基本原理,对煤矿井下逆光源和顺光源图像进行了增强处理,用于提升图像的清晰度、对比度和可视性。通过6种图像质量评价方... 煤矿井下图像增强作为煤矿井下目标检测和识别的重要先决条件,一直受到研究者的关注。通过阐述多种图像增强算法的基本原理,对煤矿井下逆光源和顺光源图像进行了增强处理,用于提升图像的清晰度、对比度和可视性。通过6种图像质量评价方法对增强后的图像质量进行评价,分析了各个图像增强算法的优异性。 展开更多

关键词 煤矿井下图像 图像增强 RETINEX算法

原文传递

基于Dense-YOLO网络的井下行人检测模型 被引量：5

10

作者 张明臻 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期86-90,共5页

行人检测是实现矿用车辆无人化的一项关键技术,煤矿井下弱光环境中捕获的图像可见度不佳,极大地影响了行人检测效果。现有行人检测方法忽略了井下弱光环境对目标检测精度的影响,检测效果不理想。针对该问题,提出一种基于Dense-YOLO网络... 行人检测是实现矿用车辆无人化的一项关键技术,煤矿井下弱光环境中捕获的图像可见度不佳,极大地影响了行人检测效果。现有行人检测方法忽略了井下弱光环境对目标检测精度的影响,检测效果不理想。针对该问题,提出一种基于Dense-YOLO网络的井下行人检测模型。将弱光图像分解为光照图和反射图,采用Gamma变换、加权对数变换、限制对比度的自适应直方图均衡(CLAHE)对光照图进行增强处理,采用亮度权值和色彩权值对增强后的图像进行加权融合;采用双边滤波算法对反射图进行处理,以增强图像纹理;将增强后的光照图和经过双边滤波处理的反射图逐点相乘,重构出RGB图,并采用ROF去噪模型对融合后的图像进行全局去噪,得到最终的增强图像。将含有残差块的Dense模块添加到YOLOv3中,构建基于Dense-YOLO网络的井下行人检测模型,残差块的加入有利于避免在网络训练过程中出现梯度消失和梯度爆炸等问题。实验结果表明:对弱光图像进行增强处理能够有效提高图像可见度和行人检测效果;Dense-YOLO网络对增强图像的漏检率为4.55%,相较于RetinaNet网络降低了14.91%,基于Dense-YOLO网络的井下行人检测模型有效降低了行人检测漏检率。 展开更多

关键词 井下行人检测 弱光图像增强 Dense-YOLO YOLOv3 Gamma变换 加权对数变换 限制对比度的自适应直方图均衡

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煤矿井下移动机器人多传感器自适应融合SLAM方法

11

作者 马艾强 姚顽强 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第5期107-117,共11页

基于同时定位与建图(SLAM)技术的移动机器人能够快速、准确、自动化地采集空间数据,进行空间智能感知和环境地图构建,是实现煤矿智能化和无人化的关键。针对目前煤矿井下多传感器融合SLAM方法存在机器人前端位姿估计退化失效和后端融合... 基于同时定位与建图(SLAM)技术的移动机器人能够快速、准确、自动化地采集空间数据,进行空间智能感知和环境地图构建,是实现煤矿智能化和无人化的关键。针对目前煤矿井下多传感器融合SLAM方法存在机器人前端位姿估计退化失效和后端融合精度不足的问题,提出了一种煤矿井下移动机器人激光雷达(LiDAR)−视觉−惯性(IMU)自适应融合SLAM方法。对LiDAR点云数据进行聚类分割,提取线面特征,利用IMU预积分状态进行畸变校正,采用基于自适应Gamma校正和对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)的图像增强算法处理低照度图像,再提取视觉点线特征。用IMU预积分状态为LiDAR特征匹配与视觉特征跟踪提供位姿初始值。根据LiDAR相邻帧的线面特征匹配得到移动机器人位姿,之后进行视觉点线特征跟踪,分别计算LiDAR、视觉、IMU位姿变化值,通过设定动态阈值来检测前端里程计的稳定性,自适应选取最优位姿。对不同传感器构建残差项,包括点云匹配残差、IMU预积分残差、视觉点线残差、边缘化残差。为了兼顾精度与实时性,基于滑动窗口实现激光点云特征、视觉特征、IMU测量的多源数据联合非线性优化,实现煤矿井下连续可用、精确可靠的SLAM。对图像增强前后效果进行试验验证,结果表明,基于自适应Gamma校正和CLAHE的图像增强算法能显著提升背光区和光照区的亮度和对比度,增加图像中的特征信息,大幅提升特征点提取数量和匹配质量,匹配成功率达90.7%。为验证所提方法的性能,在狭长走廊和煤矿巷道场景下进行试验验证,结果表明,所提方法在狭长走廊场景的定位均方根误差为0.15 m,构建的点云地图一致性较高;在煤矿巷道场景中的定位均方根误差为0.19 m,构建的点云地图可真实地反映煤矿井下环境。 展开更多

关键词 煤矿井下移动机器人 同时定位与建图 激光雷达−视觉−惯性自适应融合 图像增强 位姿估计 多传感器数据融合 滑动窗口紧耦合优化 SLAM

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矿井井下非均匀照度图像增强算法 被引量：1

12

作者 苗作华 赵成诚 +2 位作者 朱良建 刘代文 陈澳光 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第11期92-99,共8页

矿井井下视频采集过程中由于照明系统分布不均匀、环境中存在大量粉尘和雾气,导致监控画面图像存在局部光线过曝、局部亮度不足、对比度低和边缘信息弱等问题。针对上述问题,提出了一种矿井井下非均匀照度图像增强算法。该算法基于Retin... 矿井井下视频采集过程中由于照明系统分布不均匀、环境中存在大量粉尘和雾气,导致监控画面图像存在局部光线过曝、局部亮度不足、对比度低和边缘信息弱等问题。针对上述问题,提出了一种矿井井下非均匀照度图像增强算法。该算法基于Retinex-Net网络结构改进,具体包括非均匀光照抑制模块(NLSM)、光照分解模块(LDM)和图像增强模块(IEM)3个部分:NLSM对图像中人工光源局部非均匀光照进行抑制;LDM将图像分解为光照层和反射层;IEM对图像光照层增强,经伽马校正,最终得到增强图像。在NLSM和LDM中均采用Resnet作为网络基础架构,并顺序引入了卷积注意力机制中通道注意力模块和空间注意力模块,以增强对图像光照特征关注度和特征选择的效率。实验结果表明:(1)选取MBLLEN,RUAS,zeroDCE,zeroDCE++,Retinex-Net,KinD++及非均匀照度图像增强算法对多种场景(井下运输环境场景、单光源巷道场景、多光源巷道场景、矿石场景)图像进行增强处理及定性分析,分析结果指出非均匀照度图像增强算法能够避免人工光源区域的过度增强,未在光源区域产生晕染和模糊现象,不易产生色偏,对比度适中,画面视觉效果更真实。(2)选取信息熵(IE)、平均梯度(AG)、标准差(SD)、自然图像质量评价指标(NIQE)、结构相似性(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)作为评价指标,定量比较图像增强画面质量。结果表明非均匀照度图像增强算法在多种场景下处于相对领先地位。(3)消融实验结果表明,非均匀照度图像增强算法在NIQE,SSIM,PSNR这3个评价指标上均获得了最优结果。 展开更多

关键词 井下低光照图像 非均匀照度图像 图像增强 Retinex-Net 图像亮度 残差网络 注意力机制

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煤矿井下视频雾浓度检测及实时去雾方法 被引量：1

13

作者 郭志杰 南柄飞 王凯 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第3期31-38,共8页

煤矿井下工作面在生产状态下由于喷雾除尘操作引起雾气浓度动态变化,导致视频图像画面模糊不清,严重影响煤矿井下可视化远程干预性采煤控制及操作。针对上述问题,提出了一种煤矿井下工作面视频雾浓度检测及实时去雾方法。首先利用颜色... 煤矿井下工作面在生产状态下由于喷雾除尘操作引起雾气浓度动态变化,导致视频图像画面模糊不清,严重影响煤矿井下可视化远程干预性采煤控制及操作。针对上述问题,提出了一种煤矿井下工作面视频雾浓度检测及实时去雾方法。首先利用颜色衰减先验计算含雾视频图像亮度值和饱和度值差异,实现雾浓度检测,进一步识别含雾图像和无雾图像。其次,使用颜色衰减先验和场景变化概率模型对视频时间连续代价函数进行矫正,减小视频相邻帧之间的透射率误差,减轻去雾后视频图像画面的闪烁影响。最后,分别利用煤矿井下工作面视频雾浓度检测及实时去雾方法和Kim方法对煤矿井下场景有雾视频进行处理。实验结果表明:①雾浓度检测方法可以准确地计算出图像场景中的雾浓度分布,提取到的雾浓度最大连通区域占总图像像素的38.693%,大于雾浓度阈值20%,为含雾图像。根据含雾图像识别结果自动忽略无雾图像,有选择性地对有雾图像进行去雾处理。②采用煤矿井下工作面视频雾浓度检测及实时去雾方法对煤矿井下工作面的不同区域(支架区域和煤壁区域)及不同雾浓度(中等雾浓度和较高雾浓度)的生产视频进行去雾处理,去雾后视频图像对比度明显增强,视觉效果也更加明亮清晰。③实时去雾方法的均方误差曲线在Kim方法的均方误差曲线下方,说明其对连续场景视频去雾后,视频相邻帧的均方误差值减小,有效抑制了去雾视频的闪烁现象;使用对比度代价函数和颜色信息损失代价函数估计含雾图像的透射率值,可在变化场景取得理想的去雾效果。④实时去雾方法的去雾视频相邻帧之间的均方误差均值较Kim实时方法减小4.26,提高了相邻帧之间的相似性,进一步抑制了相邻帧之间的图像闪烁现象。在运行时间方面,实时去雾方法每帧处理时间较Kim方法增加了2 ms, 展开更多

关键词 煤矿井下视频图像 可视化效果 雾浓度检测 视频实时去雾 引导滤波 图像增强 场景变化概率

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