基于粒子群優化的自適應對比度增強算法在中子照相中的應用

曹旭寧 陳思澤 俞 杰 張連鑫 張早娣 李桃生

1（中國科學院合肥物質科學研究院核能安全技術研究所 合肥 230031）

2（中國科學技術大學 合肥 230027）

中子照相技術是一種重要的無損檢測技術［1］，由于其穿透能力強、抗γ射線干擾以及對輕核素敏感等特點，彌補了傳統X射線成像的不足，受到廣泛關注［2］。然而由于中子相比X射線成像效率低，且中子源使用成本高昂，中子照相經常面臨成像對比度不足的問題，限制了其在小型化、動態拍攝及三維CT成像等方向的發展和應用［3］。對比度圖像增強算法在軟件環境下直接對已成像圖像進行處理，改善原圖灰度分布，是一種解決中子照相對比度不足的有效技術方案，降低了圖像質量對中子源和成像設備的依賴，成為中子照相技術的熱點研究領域［4-5］。

目前，國內外學者在對比度增強算法領域已進行了大量的研究，其中直方圖均衡及其改進算法和Retinex算法及其改進算法應用較為廣泛［6］。典型代表有直方圖均衡化（Histogram Equalization，HE）、自適應直方圖均衡化（Adaptive Histogram Equalization，AHE）［7］、Retinex算 法［8］、單尺度Retinex算法（Single-Scale Retinex，SSR）、多尺度Retinex算法（Multi-Scale Retinex，MSR）［9］等。然而直方圖均衡及其改進算法往往需要根據不同場景人為調整參數，并且參數的選取對圖像處理效果影響較大，導致對比度增強效果穩定性較差，增強結果不易控制［10］。而Retinex及其改進算法大多為全局增強處理。中子照相成像系統由于存在中子輻射干擾，成像結果往往嵌入大量低頻背景和噪聲信號中［11］，全局增強易將背景噪聲同時放大，導致圖像增強效果不佳，甚至會引發圖像質量倒退的現象。……