基于自适应通道补偿和标准差MSRCR变压器油下图像增强方法

本发明属于变压器检测，涉及变压器油下图像增强技术，具体涉及一种基于自适应通道补偿和标准差msrcr变压器油下图像增强方法。

背景技术：

1、大型油浸式变压器是维持电力能源系统正常运转的重要变电装置，其对整个电力系统的稳定性起着至关重要的作用。油浸式变压器由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因，其故障在电厂频繁发生，大大影响了电厂的正常生产。因此研究变压器的智能故障诊断技术，对电力能源安全生产与运行有重要意义。

2、为了保证电力系统的安全运行，电力工作人员需要定期对油浸式变压器进行状态检查，尽可能快的排除故障。视觉检测与其他检测技术相比具有技术成熟且成本低等优点，并且视觉检测可以获取更多的故障信息，为变压器内部故障的精准诊断提供数据信息。但是，因为油浸式变压器外壳是一个封闭的壳体，机器人在变压器油内部拍摄图像时只能依赖机器人自带的人造光源，并且变压器油对不同颜色光线的吸收率不同，这使得机器人拍摄的图像存在颜色失真、对比度低等问题。

技术实现思路

1、本发明目的旨在针对现有技术中变压器油下机器人拍摄的低对比度、模糊、颜色失真的低质量图像，提供一种基于自适应通道补偿和标准差msrcr的变压器油下图像增强方法，进一步提高图像质量。

2、针对油浸式变压器油下拍摄图像出现颜色失真、对比度低和细节模糊的问题，本发明主要从两个方面进行改进：(1)针对变压器油下图像对比度低的问题，本发明在传统retinex算法的基础上提出一种标准差加权msrcr算法；(2)针对变压器油下图像颜色失真问题，本发明提出一种动态颜色通道补偿算法，该算法增强的图像作为一个通道。

3、本发明提供的基于自适应通道补偿和标准差msrcr变压器油下图像增强方法，包括以下步骤：

4、s1、获取原始变压器油下图像；

5、s2、将原始变压器油下图像分解为r、g、b三通道图像分量；

6、s3、采用标准差加权msrcr算法对r、g、b三通道图像分量进行图像增强，得到第一增强变压器油下图像；

7、s4、采用自适应动态通道补偿算法对r、g、b三通道图像分量进行图像增强，得到第二增强变压器油下图像；

8、s5、采用显著性权重图和和亮度权重图对第一增强变压器油下图像和第二增强变压器油下图像进行图像融合，得到最终的增强变压器油下图像。

9、可选地，步骤s3具体包括：

10、s31、将r、g、b三通道图像分量分别转换为入射分量和反射分量的乘积，并进行对数变换；

11、s32、根据步骤s31处理后的r、g、b三通道图像分量估计不同尺度下的r、g、b三通道图像的入射分量；

12、s33、根据步骤s32估计的r、g、b三通道图像的入射分量计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量；

13、s34、根据步骤s33计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的标准差加权系数；

14、s35、根据步骤s33计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量和步骤s34计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的标准差加权系数计算r、g、b三通道的增强图像分量，并进行组合得到第一增强变压器油下图像。

15、可选地，步骤s32具体包括：

16、s321、根据多个尺度参数分别构建不同尺度下的高斯环绕函数；

17、s322、将步骤s31处理后的r、g、b三通道图像分量分别与不同尺度下的高斯环绕函数进行卷积计算，得到不同尺度下的r、g、b三通道图像的入射分量估计值。

18、可选地，步骤s33中根据步骤s32估计的r、g、b三通道图像的入射分量计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量具体为：

19、logrri(x,y)＝logir(x,y)-log[gi(x,y)*ir(x,y)]

20、logrgi(x,y)＝logig(x,y)-log[gi(x,y)*ig(x,y)]

21、logrbi(x,y)＝logib(x,y)-log[gi(x,y)*ib(x,y)]

22、其中，rri(x,y)为不同尺度下的r通道图像的反射分量，ir(x,y)为r通道图像分量，gi(x,y)为不同尺度下的高斯环绕函数，i为尺度序号，rgi(x,y)为不同尺度下的g通道图像的反射分量，ig(x,y)为g通道图像分量，rbi(x,y)为不同尺度下的b通道图像的反射分量，ib(x,y)为b通道图像分量。

23、可选地，步骤s34具体包括：

24、s341、根据步骤s33计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量的标准差；

25、s342、根据不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量的标准差计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的标准差加权系数。

26、可选地，根据不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量的标准差计算不同尺度下的r、g、b三通道图像的标准差加权系数具体为：

27、

28、

29、

30、其中，vri为不同尺度下的r通道图像的标准差加权系数，rri为不同尺度下的r通道图像的反射分量，i为尺度序号，n为尺度数量，vgi为不同尺度下的g通道图像的标准差加权系数，rgi为不同尺度下的g通道图像的反射分量，vbi为不同尺度下的b通道图像的标准差加权系数，rbi为不同尺度下的b通道图像的反射分量；std为标准差函数。

31、可选地，步骤s35中根据步骤s33计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的反射分量和步骤s34计算的不同尺度下的r、g、b三通道图像的标准差加权系数计算r、g、b三通道的增强图像分量具体为：

32、

33、其中，ir′为r通道的增强图像分量，vri为不同尺度下的r通道图像的标准差加权系数，rri为不同尺度下的r通道图像的反射分量，i为尺度序号，n为尺度数量，ig′为g通道的增强图像分量，vgi为不同尺度下的g通道图像的标准差加权系数，rgi为不同尺度下的g通道图像的反射分量，ib′为b通道的增强图像分量，vbi为不同尺度下的b通道图像的标准差加权系数，rbi为不同尺度下的b通道图像的反射分量。

34、可选地，步骤s4具体包括：

35、s41、对r、g、b三通道图像分量分别进行直方图均衡化处理，得到r、g、b三通道均衡化图像分量；

36、s42、分别计算r、g、b三通道均衡化图像分量的像素平均值，并取其中的最大值；

37、s43、利用最大值对应的单通道均衡化图像分量对其它两个单通道均衡化图像分量进行动态补偿；

38、s44、对动态补偿后的r、g、b三通道均衡化图像分量进行融合，得到通道补偿后的变压器油下图像；

39、s45、对通道补偿后的变压器油下图像进行动态阈值白平衡处理，得到第二增强变压器油下图像。

40、可选地，步骤s43具体包括：

41、若最大值对应的是r通道均衡化图像分量，则利用下式分别对g通道均衡化图像分量和b通道均衡化图像分量进行动态补偿：

42、

43、若最大值对应的是g通道均衡化图像分量，则利用下式分别对r通道均衡化图像分量和b通道均衡化图像分量进行动态补偿：

44、

45、若最大值对应的是b通道均衡化图像分量，则利用下式分别对r通道均衡化图像分量和g通道均衡化图像分量进行动态补偿：

46、

47、其中，i′r(x,y)为动态补偿后的r通道均衡化图像分量，irh(x,y)为r通道均衡化图像分量，i′g(x,y)为动态补偿后的g通道均衡化图像分量，igh(x,y)为g通道均衡化图像分量，为r通道均衡化图像分量的像素平均值，为g通道均衡化图像分量的像素平均值，i′b(x,y)为动态补偿后的b通道均衡化图像分量，ibh(x,y)为b通道均衡化图像分量，为b通道均衡化图像分量的像素平均值。

48、可选地，步骤s5具体包括：

49、s51、将第一增强变压器油下图像和第二增强变压器油下图像分别从rgb空间转换到lab空间，并计算对应的显著性权重；

50、s52、将第一增强变压器油下图像和第二增强变压器油下图像转换为灰度图像，并进行归一化处理，计算对应的亮度权重；

51、s53、分别对第一增强变压器油下图像和第二增强变压器油下图像计算的显著性权重和亮度权重进行归一化处理，得到对应的权重归一化系数；

52、s54、根据权重归一化系数对第一增强变压器油下图像和第二增强变压器油下图像进行图像融合，得到最终的增强变压器油下图像。

53、本发明具有以下有益效果：

54、本发明采用多通道融合方式，在一个通道采用标准差加权msrcr算法对r、g、b三通道图像分量进行图像增强，在另一通道采用自适应动态通道补偿算法对r、g、b三通道图像分量进行图像增强，最后基于显著性权重和亮度权重进行图像融合，解决了油浸式变压器油下拍摄图像出现对比度低、细节模糊、颜色失真的问题以及传统图像增强算法针对油下场景存在的增强效果不佳的问题，能够显著提高变压器油下图像的图像增强效果，获得高质量的增强图像。