王洪義，張 鵬

（1.吉林省墑情監(jiān)測中心，吉林長春 130000；2.水利部松遼水利委員會，吉林長春130021）

基于離散小波變換的水文遙測圖像處理技術

王洪義1，張 鵬2

（1.吉林省墑情監(jiān)測中心，吉林長春 130000；2.水利部松遼水利委員會，吉林長春130021）

水文遙測技術是近年來在水文行業(yè)中新興的一種監(jiān)測技術，使水文監(jiān)測工作的難度得到了很大程度改善，但是這種技術會受到天氣和傳輸信道噪聲的影響，致使監(jiān)測的結果會出現(xiàn)一定的偏差。文中應用基于離散小波變換的圖像處理技術，從根本上解決了水文遙測圖像傳輸過程中的失真問題。

離散小波變換；水文遙測信息；圖像處理

1 水文監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀

水文監(jiān)測是水文工作的最基本、最本職的工作任務，水文監(jiān)測是對水體的水位、溫度等一系列水文要素的監(jiān)測，要求監(jiān)測的及時準確。水文基層工作人員少、任務重是現(xiàn)代水文工作的一個特點。一些偏遠山區(qū)的水文站，為了能夠及時準確地監(jiān)測水文數(shù)據，只能安排人員在水文站長期駐扎，由于水文站多數(shù)都處于遠離人口密集的天然河道處，這種地理環(huán)境使得水文站的駐扎條件十分艱苦，人員的不足又促使輪崗制度難以實現(xiàn)。

遙測技術在水文工作中的發(fā)展，使得水文監(jiān)測工作的難度得到了很大程度的改善。水文遙測技術是近年來在水文行業(yè)中新興的一種監(jiān)測技術，它是通過視頻監(jiān)控、無線通信技術以及互聯(lián)網+技術等結合替代原來靠人工觀測的一種新型監(jiān)測手段。這種監(jiān)測技術優(yōu)點在于替代了人工觀測，使得觀測數(shù)據更加的真實與及時。但是這種技術會受到天氣和傳輸信道噪聲的影響，從而使得監(jiān)測的結果會出現(xiàn)一定的偏差?；陔x散小波變換的技術可以在遙測信息接收端較好地還原監(jiān)測圖像的真實信息，最大程度地減小監(jiān)測信號的失真性。

2 基于小波變換的圖像處理技術

2.1 圖像處理技術

圖像處理，又稱影像處理，指用計算機對圖像進行分析，以達到所需結果的技術。圖像處理一般指數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用工業(yè)相機、攝像機、掃描儀等設備經過拍攝得到的一個大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱為像素，其值稱為灰度值。圖像處理技術一般包括圖像壓縮，增強和復原，匹配、描述和識別三部分。水文工作中所用到的主要是圖像的增強和復原技術。圖像處理流程如圖1所示，處理軟件將采集到的原始圖像分解成灰度圖，然后通過一系列計算去除圖像中的噪聲等干擾因素，最終還原真實的圖像信息。

圖1 圖像處理流程圖

2.2 小波變換

小波變換是一種新的變換分析方法，它繼承和發(fā)展了短時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，能夠提供一個隨頻率改變的“時間-頻率”窗口，是進行信號時頻分析和處理的理想工具。它的主要特點是通過變換能夠充分突出問題某些方面的特征，能對時間（空間）頻率的局部化分析，通過伸縮平移運算對信號（函數(shù))逐步進行多尺度細化，最終達到高頻處時間細分，低頻處頻率細分，能自動適應時頻信號分析的要求，從而可聚焦到信號的任意細節(jié)?；谛〔ㄗ儞Q的圖像處理步驟：輸入原始圖像→對原始圖像進行小波變換→對小波系數(shù)進行處理→對處理后的小波系數(shù)進行逆變換→輸出處理后的圖像。

農安水文站監(jiān)測水尺攝像頭傳回的一張由于模糊造成的失真圖像,很難看出圖像中水位的真實數(shù)值；進行了一次小波變換圖像處理技術的圖像，該圖像已經能夠基本反映出水位的情況,經過多次處理后的圖像，已經基本可以完全恢復出圖像的原始真實信息。

某水文站洪水起漲時傳回的照片是由于風力的原因，導致拍攝的照片模糊不清，無法看出洪水的漲勢情況，對監(jiān)控端的遙測測流工作帶來了一定的麻煩，而由于現(xiàn)場天氣等各種不定因素都會對拍攝的照片產生一定的影響。因此，引入小波變換對圖像進行多次處理。雖然仍有一定程度的模糊，但是已經基本上滿足了人們觀測的需要，能夠正確的反映出現(xiàn)場的真實情況，能夠達到水文觀測的要求。

從圖像處理的角度看，小波變換存在以下幾個優(yōu)點：

1）小波分解可以覆蓋整個頻域（提供了一個數(shù)學上完備的描述）；

2）小波變換通過選取合適的濾波器，可以極大的減小或去除所提取得不同特征之間的相關性；

3）小波變換具有“變焦”特性，在低頻段可用高頻率分辨率和低時間分辨率（寬分析窗口），在高頻段，可用低頻率分辨率和高時間分辨率（窄分析窗口）；

4）小波變換實現(xiàn)上有快速算法（Mallat小波分解算法）能夠快速有效的還原圖像的真實信息，保證了水文工作的及時準確性。

3 結 論

基于小波變換的圖像處理技術在水文遙測技術上的應用，從根本上解決了水文遙測圖像在傳輸過程中的失真問題，通過上面對原始失真圖像的多次處理后，能夠較好的還原圖像的真實信息，并且能夠保證水文工作的及時性、準確性。圖像處理技術不僅能夠對圖像進行去噪還原，還能夠對信號進行加密、解密，從而保證傳輸信息的安全性以及不可更改性，以防止傳輸回的數(shù)據被一些外在因素干擾造成數(shù)據的不可靠性。

［1］溫玉春.計算機圖像處理技術應用研究［J］.現(xiàn)代商貿工業(yè)，2011（2）：230-231.

［2］羅俊松，唐云.計算機圖形與圖像處理［J］.制造業(yè)自動化，2010（12）：183-185.

TP277

A

1002－0624（2016）12－0065－02

2016-02-23