井下视频图像降噪和增强技术的研究

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随着矿山信息技术的发展,对监控视频图像质量等监控记录的信息含量要求日益迫切,应急救援对救援通信设备中的视频图像处理技术也有了更高的要求。救援通信系统前端设备在视频图像处理方面还存在一定的问题,其视频采集端CCD摄像机在正常光照情况下可以正常工作,但是在矿井弱光线的环境下,加之视频图像采集过程中混入了大量噪声,使得采集到的视频图像画面层次不清晰甚至图像模糊,在应急救援时,不能提供及时有效的信息。对此问题,视频图像的降噪和对比度增强技术就显得尤为重要。本课题来源于西安市应用材料创新基金的一项研发任务----井下视频图像降噪与增强技术的研究。本文主要是对采集时的视频图像信号分析,包括摄像头采集原理以及CAMERA处理模块的视频图像格式和接口处的协议标准,了解现场信息记录仪采集端的主要噪声源和井下视频图像的特点;针对摄像头采集前端的主要噪声(摄像机的读出噪声)和井下视频图像的特征,利用噪声模型,分析了传统的维纳滤波,均值滤波,中值滤波和同态滤波降噪技术;研究了小波阈值降噪,结合了维纳滤波降噪的优势,在阈值降噪的基础上进行了算法改进。考虑了井下弱光线环境,对采集到的视频图像进行了对比度增强,从四种经典的对比度增强算法的理论着手,研究了该设备中的视频图像信号格式,结合了灰度线性变换和小波变换,在数学逻辑计算基础上进行技术改进。通过仿真分析,本文中提出的降噪和增强技术相对传统降噪和增强技术,明显降低了视频图像噪声的污染,使得图像画面的层次更加清晰,提高了井下视频图像的质量,因此改进技术在井下视频图像处理方面具有一定的优越性和可实用性。
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