核电站水下环境图像的处理方法、系统与流程

本申请涉及核电领域，尤其涉及一种核电站水下环境图像的处理方法、系统。

背景技术：

1、在核电站燃料组件装卸、堆内构件检查、水池内维护、退役拆解等重要工况中，视觉检测与图像测量是不可替代的关键手段之一。然而，与普通工业环境不同，核电站燃料池及相关水下区域长期处于多物理场耦合环境，包括：

2、1．水下流体扰动场：水体在机械运动与热流作用下形成微尺度涡流或局部流动，使图像出现瞬时形变、局部拉伸、跳动或模糊；

3、2．水下散射与吸收：水体自身浑浊度导致图像对比度下降、细节被掩盖，边缘柔化等；

4、3．辐射干扰场：高能粒子与成像器件相互作用会造成随机闪烁噪声、亮点、条纹或局部曝光异常。

5、上述多种物理扰动相互叠加，其随机性强、频率高、空间不均匀，使得成像质量明显下降，导致水下关键测量任务依然依赖人工补偿或重复拍摄，影响效率与可靠性。因此，急需一种能够在复杂多物理场耦合环境下仍保持成像稳定、可测量、抗扰动的新型方案。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述技术缺陷，提供一种核电站水下环境图像的处理方法、系统。

2、本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站水下环境图像的处理方法，包括：

3、步骤s10，将所获取的核电站水下环境的视频流转换为图像帧序列，并对每一图像帧进行预处理；

4、步骤s20，根据预处理后的图像帧序列，确定相邻两个图像帧的平移分量，并根据相邻两个图像帧的平移分量，将各个图像帧均对齐至参考坐标系下；

5、步骤s30，针对每一对齐后的图像帧，确定该图像帧像素级的对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，并根据所述对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，确定该图像帧的加权图像；

6、步骤s40，对各个加权图像进行融合处理，以获取全景拼接图。

7、可选地，在所述步骤s10中，所述对每一图像帧进行预处理，包括：

8、针对每一图像帧，对其进行颜色校正处理和/或极端值剔除处理。

9、可选地，在所述步骤s20中，所述确定相邻两个图像帧的平移分量，包括：

10、步骤s21，对预处理后的相邻两个图像帧的灰度图进行频域相位匹配，以获取相邻两个图像帧的互相关面；

11、步骤s22，确定所述互相关面的峰值，并根据所述峰值计算平移分量及平移可信度；

12、步骤s23，针对所述平移可信度小于阈值的图像帧，丢弃所计算的平移分量，并通过三次样条插值法估计其与前一图像帧的平移分量。

13、可选地，在所述步骤s21中，针对预处理后的每一图像帧，均进行：

14、步骤s211，使用二维窗函数对该图像帧的灰度图进行像素级的加权运算，并对加权运算后的灰度图进行傅里叶变换，以获取该图像帧的频域频谱；

15、步骤s212，根据该图像帧的频域频谱及该图像帧的前一图像帧的频域频谱，计算归一化互功率谱，并对所述归一化互功率谱进行傅里叶逆变换，以获取该图像帧与其前一图像帧的互相关面。

16、可选地，在所述步骤s212中，根据公式2-1计算归一化互功率谱；

17、      公式2-1

18、其中，为归一化互功率谱；为第t个图像帧的频域频谱；为第t-1个图像帧的频域频谱；为常数。

19、可选地，在所述步骤s20中，所述根据相邻两个图像帧的平移分量，将各个图像帧均对齐至参考坐标系下，包括：

20、步骤s24，针对每一图像帧，将该图像帧及该图像帧之前的每一图像帧分别相对各自的前一图像帧的平移分量进行累加，以获取该图像帧相对参考帧的平移总量；

21、步骤s25，针对每一图像帧，根据其所对应的平移总量，构造平移矩阵，并根据所述平移矩阵，对该图像帧的彩色图进行平移，以将该图像帧对齐至参考坐标系下。

22、可选地，在所述步骤s30中，所述确定该图像帧像素级的对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，包括：

23、步骤s31，根据公式3-1计算该图像帧像素级的对比度权重；

24、     公式3-1

25、其中，为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素的对比度权重；为对齐后的第t 个图像帧；为灰度转换函数；为拉普拉斯算子；

26、步骤s32，根据公式3-2计算该图像帧像素级的饱和度权重；

27、      公式3-2

28、其中，为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素的饱和度权重；为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素在通道c的像素值，为第t个图像帧中坐标为（）的像素在三个通道的像素值的均值；

29、步骤s33，根据公式3-3计算该图像帧像素级的曝光度权重；

30、      公式3-3

31、其中，为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素的曝光度权重；为高斯函数；为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素的亮度；为曝光偏离容忍度系数。

32、可选地，在所述步骤s30中，根据所述对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，确定该图像帧的加权图像，包括：

33、步骤s34，根据公式3-4，将所述对比度权重、饱和度权重、曝光度权重进行融合处理；

34、    公式3-4

35、其中，为对齐后的第t个图像帧中坐标为（）的像素的融合权重；、、分别为对比度权重、饱和度权重、曝光度权重的调节系数；

36、步骤s35，根据公式3-5，对融合权重进行归一化处理；

37、       公式3-5

38、其中，为归一化后的融合权重；为常数；t为图像帧的数量；

39、步骤s36，若该图像帧的平移可信度大于等于阈值的，则直接根据归一化后的融合权重，确定对齐后的该图像帧的加权图像；若该图像帧的平移可信度小于阈值的，则先将归一化后的融合权重进行比例缩减，再根据缩减后的融合权重，确定对齐后的该图像帧的加权图像。

40、可选地，所述步骤s40包括：

41、采用拉普拉斯金字塔分层融合方式，对各个加权图像进行融合处理，以获取全景拼接图。

42、本发明还构造一种核电站水下环境图像的处理系统，包括处理器及存储有计算机程序的存储器，所述处理器在执行所述计算机程序时实现以上所述的核电站水下环境图像的处理方法的步骤。

43、在本申请的技术方案中，通过先确定相邻两个图像帧的平移分量，并将各个图像帧均对齐至参考坐标系下；再计算每一对齐后的图像帧的对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，并确定加权图像；最后通过对各个加权图像进行融合处理来获取全景拼接图，因此可实现对各类随机扰动的鲁棒抑制、对移动目标的稳健复原，且可突出真实细节、压制伪影，从而得到清晰、稳定且可测量的水下全景图像，提高了水下测量任务的效率和可靠性。

1.一种核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s10中，所述对每一图像帧进行预处理，包括：

3.根据权利要求1所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s20中，所述确定相邻两个图像帧的平移分量，包括：

4.根据权利要求3所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s21中，针对预处理后的每一图像帧，均进行：

5.根据权利要求4所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s212中，根据公式2-1计算归一化互功率谱；

6.根据权利要求1所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s20中，所述根据相邻两个图像帧的平移分量，将各个图像帧均对齐至参考坐标系下，包括：

7.根据权利要求3所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s30中，所述确定该图像帧像素级的对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，包括：

8.根据权利要求7所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，在所述步骤s30中，根据所述对比度权重、饱和度权重、曝光度权重，确定该图像帧的加权图像，包括：

9.根据权利要求1所述的核电站水下环境图像的处理方法，其特征在于，所述步骤s40包括：

10.一种核电站水下环境图像的处理系统，包括处理器及存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现权利要求1-9任一项所述的核电站水下环境图像的处理方法的步骤。