技术摘要：
本发明公开了一种适用于密闭腔体检测的图像增强方法及系统，首先通过基于图像熵的方法对原始检测图像进行处理得到图像最佳曝光率，并生成最佳曝光度图像；然后利用设计的权重矩阵对原始检测图像和最佳曝光度图像权重进行评估，并依据评估结果来对原始检测图像和最佳曝  全部
背景技术：
随着电力行业的不断发展，电力设备故障隐患的检测方式也在不断的改进更新， 视频图像检测已成为目前应用较广泛的检测方式之一。而传统的视频图像检测在密闭腔体 状的电力设备内，会由于密闭腔体内部光照不均、结构复杂和金属反光的影响，造成原始的 图像噪声过大、局部过曝或欠曝等。以上缺陷在很大程度上限制了视频图像的应用价值，给 检测人员提取视频图像中的信息带来很大的不便，因此对原始图像进行增强是提高视频图 像质量的有效途径。 图像增强技术是一种改善图像视觉效果、使模糊图像变得清晰或强调某些感兴趣 特征的图像处理技术，一般是作为图像分析与处理时的预处理技术。图像增强技术可分为 变换域方法和空间域方法两大类：(1)变换域方法在变换域中处理变换系数，最后的增强结 果通过逆变换获得；(2)空间域方法直接处理图像像素灰度。其中线性增强和直方图均衡化 (Histogram  Equalization)是两种使用较为广泛的空间域图像增强方法。线性增强，是一 种简单直接的全局增强方法，通过对图像像素值的线性放大进行图像增强；直方图均衡化， 直接对图像像素的灰度级进行运算，它通过将视频图像中像素个数多的灰度级进行拉伸， 将像素个数少的灰度级进行压缩，从而拓展图像像素取值范围，增加图像对比度和灰度色 调变化，提高图像的清晰度。 然而当采用上述两种图像增强方法处理密闭腔体内检测的高反光图像时仍存在 以下不足： 1)线性增强方法是对整张图像像素值进行线性放大，对低光照区域像素值进行放 大的同时，也对明亮区域像素值进行了线性放大，造成图像局部过饱和，从而在光照不均环 境下，造成图像明亮区域过饱和、局部细节丢失； 2)密闭腔体状的电力设备内部结构复杂、金属反射严重造成内部环境光照不均， 光照不均的图片灰度级较宽，已经具有较强的对比度；此时，直方图均衡化图像增强方法无 法拉伸局部图像的对比度，甚至会将局部图像的灰度级压缩，导致所需要的图像信息丢失； 3)通过线性增强方法或直方图均衡化增强方法处理后的图像可能会出现局部信 息丢失，造成处理后的视频图像不清晰，影响检测人员的判断和检测速度，降低了视频检测 的准确率和效率，增加引发电力设备更大故障的可能性。
技术实现要素：
针对目前图像处理存在的光照不均、金属反射环境下图像信息易丢失、图像质量 不高，且难以适用于密闭腔体检测图像处理的技术现状，本发明目的旨在提供一种适用于 5 CN 111724332 A 说　明　书 2/10 页 密闭腔体检测的图像增强方法及系统，对原始检测图像进行增强处理，提升图像低光照部 分的可视度，还原过曝光区域的图像信息。 本发明提供的适用于密闭腔体检测的图像增强方法，首先通过基于图像熵的方法 得到最佳曝光度图像，然后通过评估和融合对最佳曝光图像进行融合进行增强处理，具体 包括以下步骤： S1获取密闭腔体检测图像； S2基于图像熵的方法对检测图像进行处理，以图像熵最高值作为图像最佳曝光 率； S3依据获取的图像最佳曝光率和图像亮度变换函数生成最佳曝光度图像； S4依据设计的权重矩阵以及检测图像初始场景光照映射得到改进的场景光照映 射，再利用改进的场景光照映射对检测图像和最佳曝光度图像进行评估得到两者的权重； S5依据获取的检测图像和最佳曝光度图像的权重，将原始检测图像和最佳曝光度 图像融合，得到融合后的图像； S6对融合后的图像进行去噪处理得到最终增强图像。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，所述密闭腔体检测图像由设置于密闭 腔体内的图像采集装置直接采集得到。所述图像采集装置可以采用本领域常规的视觉传感 器、摄像机、相机等装置。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，步骤S2中，按照以下公式得到图像最 佳曝光率 式中，k表示检测图像原始曝光率，H表示检测图像熵，g表示检测图像亮度变换函 数(Brightness  Transform  Function)，B表示检测图像中RGB颜色空间中B通道的灰度值。g 可以由检测图像采集装置的响应模型得到。检测图像熵H由以下公式计算得到： 式中，pi表示灰度值为i的像素出现的概率，N设为256。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，步骤S3中，依据获取的图像最佳曝光 率和图像亮度变换函数，按照以下公式生成最佳曝光度图像 式中，Pc表示原始检测图像，c∈{R,G,B}。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，步骤S4中，按照以下公式对检测图像 和最佳曝光度图像进行评估得到两者的权重： 6 CN 111724332 A 说　明　书 3/10 页 式中， 表示原图的权重，最佳曝光度图像权重则设置为 L表示由检测图像 得到的场景光照映射，T表示改进的场景光照映射，x表示每个像素点，λ为设定的参数常量， μ表示设定的加强率参数，||L-T||F表示Frobenious范数，x为表示每一个独立的像素点， 和 分别表示水平和垂直方向上的一阶导数滤波器；ε为避免分母为零设定的极小值；Mh和 Mv分别为水平和垂直方向上设计的权重矩阵。 上述Mh和Mv分别按照以下公式计算得到： 其中，Ω(x)是以x为中心的选定区域，也即设定的高斯模板大小；y表示该区域内 的位置索引；Gσ(x,y)由标准偏差为σ的高斯核确定。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，步骤S5中，按照以下公式将原始检测 图像和最佳曝光度图像融合，得到融合后的图像Rc： 上述适用于密闭腔体检测的图像增强方法，步骤S6中，可以采用三维块匹配算法 (Block  Matching  3D，简称BM3D)对融合后的图像进行去噪处理。在优选的实现方式中，为 了避免三维块匹配算法的处理不平衡，本发明按照以下公式采用改进的三维块匹配算法对 融合后的图像进行去噪处理： 式中，PY表示融合后的图像从RGB颜色空间转换到YUV颜色空间的Y通道灰度值，Pd 表示采用三维块匹配算法对PY进行去噪处理后的结果，Pf表示依据PY和Pd按照以上公式重 构后的结果，即最终增强图像。 本发明进一步提供了一种适用于密闭腔体检测的图像增强系统，其包括： 图像获取模块，用于获取密闭腔体检测图像； 图像最佳曝光率估计模块，用于基于图像熵的方法对检测图像进行处理，以图像 熵最高值作为图像最佳曝光率； 最佳曝光度图像生成模块，用于依据获取的图像最佳曝光率和图像亮度变换函数 生成最佳曝光度图像； 图像权重估计模块，用于依据设计的权重矩阵以及检测图像初始场景光照映射得 到改进的场景光照映射，再利用改进的场景光照映射对检测图像和最佳曝光度图像进行评 7 CN 111724332 A 说　明　书 4/10 页 估得到两者的权重； 图像融合模块，用于依据获取的检测图像和最佳曝光度图像的权重，将原始检测 图像和最佳曝光度图像融合； 图像去噪模块，用于对融合后的图像进行去噪处理得到最终增强图像。 上述适用于密闭腔体检测的图像增强系统，所述密闭腔体检测图像由设置于密闭 腔体内的图像采集装置直接采集得到，所述图像采集装置可以采用本领域常规的视觉传感 器。所述图像增强系统可以设置于具有图像处理功能的上位机中，例如安装有windows系统 的计算机或者置于图像采集装置内的微控制单元等。将所述图像增强系统安装于上位机 中，设置于密闭腔体内的图像采集装置将采集的检测图像通过通信传输方式传输到与之连 接的上位机，上位机再将利用本发明提供的图像增强系统按照前面给出的图像增强方法对 检测图像进行处理。最后可以将得的的最终增强图像于上位机显示界面进行显示，给检测 人员提供更为清晰的视频图像。 本发明提供的适用于密闭腔体检测的图像增强方法及系统至少具有如下优点或 有益效果： 1)本发明首先通过基于图像熵的方法对原始检测图像进行处理得到图像最佳曝 光率，并生成最佳曝光度图像；然后利用设计的权重矩阵对原始检测图像和最佳曝光度图 像权重进行评估，并依据评估结果来对原始检测图像和最佳曝光度进行融合来增强图像， 能够在增强低光照度区域可视程度的同时抑制高反光(例如金属反射等)的过度饱和区域， 保证图像整体结构特征，尤其适用于结构复杂、光照不均和金属反射严重的密闭腔体(例如 具有密闭腔体状的电力设备环境)内的视频图像，能够提升检测人员的视觉感受，有利于提 高检测效率、安全性和准确性。 2)本发明通过提出的改进的三维块匹配算法，能够有效避免传统三维块匹配算法 的不均衡处理影响。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 图1为本发明适用于密闭腔体检测的图像增强方法的流程示意图； 图2为蒸汽发生器第九支撑板图像；其中，(a)为原始检测图像，(b)为最终增强图 像。 图3为GIS腔体内部环境图像；其中，(a)为原始检测图像，(b)为最终增强图像。