[发明专利]改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法

说明书

本发明提供了改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法，对火焰图像中每一个像素点所在的图像块进行全局范围的搜索，改进加权核函数计算出邻域内各像素之间的权重系数，并加权平均得到当前像素的估计值，减少了火焰图像中的随机噪声；权重系数的大小由火焰图像块之间的欧式距离和位置信息共同决定，增强了对图像的去噪性能。本发明在保留了现有方法的非局部均值保边特性的同时，达到了更好的去噪效果。

技术领域

本发明属于图像去噪技术领域，具体涉及改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法。

背景技术

回转窑的应用起源于水泥生产，具有燃料燃烧、热交换、化学反应、物料输送和降解利用废弃物五大功能。回转窑烧结过程的最终目标是将熟料质量指标控制在预设定的范围之内。烧成状态反映了回转窑内烧成带温度场分布信息和熟料烧结状况信息，直接决定了熟料质量指标。然而，受煤粉燃烧、物料烧结和窑内烟尘的影响，烧成带火焰图像中火焰区域与物料区域之间存在强烈耦合，边界模糊不清，包含大量复杂噪声，给操作人员对于烧成状态的识别带来很大的干扰。因此有必要对回转窑火焰图像去噪。

在图像去噪算法中，Buades等人提出的原始非局部均值算法被证明了其性能优于其他经典的去噪方法。非局部均值滤波算法的核心问题在于确定加权核函数，原始非局部均值去噪算法采用高斯型核函数进行加权，导致了图像细节过度平滑而变得模糊，且纯高斯型或者余弦型的核函数不能适应噪声的变化，对强噪声的去噪能力明显下降；改进的余弦高斯型核函数在不同的噪声水平中均能表现出更好的去噪性能，但是并没有考虑像素点的位置信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法，用于增强对图像的去噪性能。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法，包括以下步骤：

S1：输入待处理的回转窑火焰图像；

S2：定义回转窑火焰图像中像素点的搜索窗口；

S3：定义搜索窗口中像素点的火焰图像块和图像中像素点的火焰图像块，对回转窑火焰图像I进行镜像填充；

S4：通过计算步骤S3得到的两个火焰图像块的欧式距离和像素中心的距离，得到像素间的权重系数；

S5：计算去噪后的回转窑火焰图像中像素点的像素值；

S6：执行步骤S5直至遍历整个回转窑火焰图像的像素点，得到去噪后的回转窑火焰图像。

按上述方案，所述的步骤S1中，具体步骤为：输入大小为m×n的回转窑火焰图像I。

进一步的，所述的步骤S2中，具体步骤为：对于回转窑火焰图像I中的每个像素点i定义一个以i为中心的搜索窗口N，大小为k×k。

进一步的，所述的步骤S3中，具体步骤为：

S31：对搜索窗口N内的每个像素点j定义一个以j为中心的火焰图像块N(j)，大小为r×r；

S32：对像素点i定义一个以i为中心的相同大小的火焰图像块N(i)；

S33：对回转窑火焰图像I进行r行r列的镜像填充。

进一步的，所述的步骤S3中，回转窑火焰图像I的边界上的像素点在填充火焰图像中取r×r的火焰图像块。

进一步的，所述的步骤S4中，具体步骤为：

S41：使以像素点j为中心的火焰图像块N(j)在搜索窗口N中滑动；

S42：计算火焰图像块N(j)与火焰图像块N(i)的欧式距离和像素中心的距离：