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基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法

刘赫 赵天成 李嘉帅 杨代勇 袁小翠 许志浩

刘赫, 赵天成, 李嘉帅, 杨代勇, 袁小翠, 许志浩. 基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法[J]. 红外技术, 2023, 45(10): 1118-1125.
引用本文: 刘赫, 赵天成, 李嘉帅, 杨代勇, 袁小翠, 许志浩. 基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法[J]. 红外技术, 2023, 45(10): 1118-1125.
LIU He, ZHAO Tiancheng, LI Jiashuai, YANG Daiyong, YUAN Xiaocui, XU Zhihao. Contrast Enhancement Method of SF6 Infrared Image Based on Tri-histogram Equalization Algorithm[J]. Infrared Technology , 2023, 45(10): 1118-1125.
Citation: LIU He, ZHAO Tiancheng, LI Jiashuai, YANG Daiyong, YUAN Xiaocui, XU Zhihao. Contrast Enhancement Method of SF6 Infrared Image Based on Tri-histogram Equalization Algorithm[J]. Infrared Technology , 2023, 45(10): 1118-1125.

基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法

基金项目: 

国网吉林省电力有限公司2022年揭榜挂帅项目 JL2237874846

详细信息
    作者简介:

    刘赫(1992-),男,吉林长春人,高级工程师,研究方向为电力设备故障检测与诊断。E-mail:liuhehe1984@163.com

    通讯作者:

    袁小翠(1988-),女,江西抚州人,博士,副教授,研究方向为图像处理及视觉检测,E-mail:yuanxc2012@163.com

  • 中图分类号: TN219;TM452

Contrast Enhancement Method of SF6 Infrared Image Based on Tri-histogram Equalization Algorithm

  • 摘要: 电力设备SF6泄漏气体红外图像容易淹没在背景中,肉眼难以辨识低对比度图像中泄漏气体情况,给电力设备检修带来了困扰。提出了基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法。首先,利用三样条插值拟合图像直方图得到二阶连续曲线,计算每个灰度级对应的一阶导数绝对值。其次,根据一阶导数绝对值和直方图分布划分直方图为两个波峰和一个相对平坦的波谷区域;最后,根据波峰和波谷将直方图分为3个子图,对3个子图分别进行直方图均衡后合并为增强图像。为了验证算法有效性,对现场拍摄的电力设备SF6泄漏低对比度红外视频流进行增强,并与CLAHE和双直方图均衡算法进行对比。实验结果表明:本文方法在提升图像的整体对比度同时增强了泄漏气体与周围图像的对比度,提升泄漏气体红外图像视觉效果,相比于CLAHE和双直方图均衡方法,本文获得的峰值信噪比和均方根对比度值更高,增强后的图像质量更好。
  • 图  1  电气设备SF6泄漏气体图像及其直方图

    Figure  1.  SF6 infrared image and its grayscale histogram

    图  2  三次样条插值拟合直方图

    Figure  2.  Cubic spline interpolation fits the histogram

    图  3  灰度级一阶导

    Figure  3.  Grayscale derivative plot

    图  4  电压互感器(视频1中的任意一帧)

    Figure  4.  Voltage transformer (any frame of video 1)

    图  5  法兰(视频2中的任意一帧)

    Figure  5.  Flange (any frame of video 2)

    图  6  盆式绝缘子(视频3中的任意一帧)

    Figure  6.  Basin-type insulator (any frame of video 3)

    图  7  GIS盆式绝缘子(视频4中的任意一帧)

    Figure  7.  GIS basin-type insulator (any frame of video 4)

    图  8  不同算法对视频流处理得到的RMSC

    Figure  8.  RMSC values base d on different methods

    图  9  不同算法对视频流处理得到的PSNR

    Figure  9.  PSNR values based on different methods

    表  1  图像对比度增强量化评价

    Table  1.   Evaluation indicators

    Sample Indicators Method
    BBHE CLAHE BTHE
    Fig.4 RMSC 73.7 73.4 79.7
    PSNR 21.5 21.3 23.3
    Fig.5 RMSC 60.5 64.9 86.7
    PSNR 13.9 15.2 17.6
    Fig.6 RMSC 56.1 72.9 76.4
    PSNR 19.3 12.3 23.9
    Fig.7 RMSC 63.9 94.5 79.4
    PSNR 14.6 12.8 14.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-19
  • 修回日期:  2023-01-06
  • 刊出日期:  2023-10-20

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