中值滤波法在真空开关电弧图像处理中的应用
【摘 要】文中阐述了中值滤波法的基本原理,结合真空开关电弧图象中提
取的数据给出了具体算例,利用 MATLAB 实现真空开关电弧图像的快速中值滤
波噪声处理。结果表明,利用中值滤波法可以很好的消除真空开关电弧图像中的
噪声。
标签: 真空开关电弧;中值滤波;噪声;图像处理; MATLAB
引言
作为控制和保护设备,真空开关在电力系统中有着举足轻重的作用,特别是
近年来,真空开关由于其自身许多优越性而在许多部门中得到了广泛的应用 [1]
[2]。随着电力系统的不断发展,对真空开关的综合性能提出了更高的要求,这
就迫切要求人们在真空开关研究领域做更多地投入。在真空开关关键技术中,电
弧形态和等离子体参数诊断及其调控理论研究是真空开关中的一个瓶颈问题,人
们试图寻求不同的诊断方法,由于真空开关灭弧室的特殊性,导致一些常规方法
无能为力。随着光学电子器件 CCD(Charged Coupled Device )的出现,给真空
开关电弧形态和等离子体特性诊断带来了突破,但在应用 CCD 拍摄真空开关电
弧图像时,不可避免的产生半导体电子噪声、光子噪声、量化噪声及放大器噪声
等噪声,这就需要对电弧图像噪声进行有效处理,以得到电弧的特征量[3]。
常用的图像噪声抑制方法有均值滤波法、中值滤波法、边界保持类平滑滤波
等方法。在这些方法中,均值滤波法会将噪声点的颗粒面积变大,而且会将图像
的边缘点也同时进行均值处理,这样就会让图像的清晰度降低,画面模糊;边界
保持类平滑滤波方法,能够保持图像的清晰,并且保持了边界原有的灰度特性,
是一种很理想的噪声抑制方法,典型的有灰度最小方差的均值滤波器、K 近邻平
滑(均值、中值)滤波器、对称近邻均值滤波器、西戈玛平滑滤波器等 [4];中
值滤波方法尽管在算法上比均值滤波要复杂一些,但比边界保持类平滑滤波要简
单得多,而且在图像清晰度的保持方面比均值滤波要好,人们常采用中值滤波方
法对图像噪声进行抑制。基于此本文介绍了中值滤波方法的基本原理,给出了算
例,并且运用软件 MATLAB 对真空开关电弧图像噪声进行了中值滤波处理上,
取得了良好的图像效果。
1 中值滤波法基本原理
中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技
术。中值滤波的优点是运算简单且速度较快,在滤除叠加白噪声和长尾叠加噪声
方面显示出了极好的性能。在某些条件下,中值滤波方法可以去除噪声 ,保护图
像边缘,使图像较好地复原。它非常适用于一些线性滤波器无法胜任的数字图像
处理的应用场合[5]。