專利名稱：一種將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多尺度多層級的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，用于將航天、航空傳感器平臺獲取的紅外遙感影像與可見光全色圖像的融合。
背景技術(shù)：
在遙感圖像處理領(lǐng)域，紅外成像技術(shù)是ー種輻射信息探測技術(shù)，用于將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像。該圖像是紅外圖像，可以反映物體表面的紅外輻射能力，直觀地表征和顯示被測目標(biāo)表面的紅外輻射溫度場分布。由于紅外輻射受外界條件的影響比可見光小，所以其具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以全天候工作。但是紅外成像技術(shù)也存在一定的缺陷·I、紅外圖像的像素分辨率低，很難反映具體目標(biāo)的輻射能量；2、紅外圖像邊緣模糊；3、紅外圖像的對比度較差。由于紅外圖像為黒白灰度級圖像，灰度值動態(tài)范圍不大，人眼難以從這些灰度圖像中獲得目標(biāo)的具體輻射信息。為了更直觀地增強(qiáng)圖像的顯示層次，目前一般是利用顔色表將灰度圖像映射為彩色圖像，即偽彩色圖像，從而使得圖像不同灰度級之間對比度增強(qiáng)，這樣有利用判讀人員更為準(zhǔn)確地判讀圖像。但是由于紅外圖像分辨率降低，即使采用偽彩色圖像的顯示方法也只能觀測到圖像的某些局域(或大型目標(biāo))的溫度信息，難以觀測到圖像目標(biāo)的具體細(xì)節(jié)信息。而高分辨率的可見光圖像具有高空間分辨率，可以反映出細(xì)節(jié)信息。綜上所述，如何融合紅外圖像和高分辨率可見光圖像，使得融合圖像既能反映出目標(biāo)的大概溫度信息，又能觀測到目標(biāo)的信息，仍是ー個頗具挑戰(zhàn)性的難題。利用圖像融合的方法提高紅外圖像的空間分辨率，不僅有助于提高圖像判讀人員的判讀精度和效率，而且有助于判讀人員對圖像的解譯。利用圖像融合還可以提高遙感圖像目標(biāo)檢測、識別以及變化檢測等智能算法的精確度。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，以使融合后的圖像既能反映出圖像場景的溫度信息，同時還能反映出圖像目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息。(ニ)技術(shù)方案為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供了一種將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，包括對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像；以及利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合。
上述方案中，所述對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像，包括利用目標(biāo)的紅外遙感圖像的灰度值，以及紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，生成目標(biāo)的紅外偽彩色圖像，具體包括對于紅外遙感圖像的每個像素點，根據(jù)紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，計算每個像素點對應(yīng)于灰度值的溫度值；然后對整幅圖像的溫度進(jìn)行等級劃分；再利用顔色表中定義的顔色，將屬于同一溫度等級的像素點映射為同一顔色，并將像素點的溫度值映射為顏色值，從而生成紅外偽彩色圖像。上述方案中，所述利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合，包括利用圖像的多尺度表示分別對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行拉普拉斯圖像金字塔分解，得到該紅外偽彩色圖像的拉普拉斯金字塔表示和該可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示；將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，作為融合圖像的拉普拉斯金字塔表示；對該融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)，得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。
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上述方案中，所述利用圖像的多尺度表示分別對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行拉普拉斯圖像金字塔分解，得到該紅外偽彩色圖像的拉普拉斯金字塔表示和該可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示，具體包括對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像而言，均是對其第零級原始圖像I。進(jìn)行高斯濾波操作得到第零級濾波圖像U，將第零級原始圖像Itl與第零級濾波圖像Ltl作差得到第零級高頻信息Htl ;然后對第零級濾波圖像Ltl進(jìn)行一次下采樣得到為第一級原始圖像I1，再對第一級原始圖像I1進(jìn)行高斯濾波得到第一級濾波圖像L1，將第一級原始圖像I1和第一級濾波圖像L1作差得到第一級高頻信息H1 ;重復(fù)上述過程，直至得到圖像的拉普拉斯金字塔表示Ln，Hn_i，...，Htl，其中n的值一般設(shè)定為[3，8]之間的整數(shù)。上述方案中，所述將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，是將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行組合。上述方案中，所述對該融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)，得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像，具體包括將融合圖像的拉普拉斯金子塔表示的低頻信息中第n-1級濾波圖像Llri進(jìn)行一次上采樣得到第n-1級上采樣圖像Flri，將第n_l級上采樣圖像Flri加上第n-1級高頻信息Hlri，得到第n-1層的第n_l級濾波圖像Llri，其中n的值一般設(shè)定為[3，8]之間的整數(shù)；對第n-1級濾波圖像Llri進(jìn)行上采樣得到第n-2級上采樣圖像Fn_2，將第n-2級上采樣圖像Fn_2加上第n-1級高頻信息Hlri，得到第n_2層的第n_2級濾波圖像Ln_2 ;重復(fù)上述過程，直至得到第零級濾波圖像U，第零級濾波圖像Ltl即為可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。(三)有益效果本發(fā)明提供的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，將紅外圖像能反映場景溫度信息和可見光圖像具有高空間分辨率的特點進(jìn)行有效地結(jié)合，使得融合后的圖像既能反映出圖像場景的溫度信息，同時還能反映出圖像目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息，非常有利于判讀人員的判讀。


圖I是依照本發(fā)明實施例的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法流程圖。圖2是依照本發(fā)明實施例的根據(jù)紅外遙感圖像生成紅外偽彩色圖像的方法流程圖。圖3是依照本發(fā)明實施例的對紅外偽彩色圖像和可見光圖像進(jìn)行多尺度拉普拉斯金字塔分解的方法流程圖。圖4是依照本發(fā)明實施例的對融合圖像的拉普拉斯金字塔進(jìn)行重構(gòu)得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像的方法流程圖。
具體實施例方式
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為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一歩詳細(xì)說明。應(yīng)指出的是，所描述的實例僅_在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。本發(fā)明使用的方法既可以在個人計算機(jī)、エ控機(jī)及服務(wù)器上以軟件的形式安裝并執(zhí)行，也可將方法做成嵌入式芯片以硬件的形式來體現(xiàn)。本發(fā)明提供的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，包括對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像；以及利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合。本發(fā)明將紅外圖像能反映場景溫度信息和可見光圖像具有高空間分辨率的特點進(jìn)行有效地結(jié)合，使得融合后的圖像既能反映出圖像場景的溫度信息，同時還能反映出圖像目標(biāo)的細(xì)節(jié)信息。本發(fā)明提供的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，首先輸入目標(biāo)的可見光圖像和紅外遙感圖像，接著利用紅外溫度定標(biāo)參數(shù)和預(yù)先配置好的顔色表，對紅外圖遙感像進(jìn)行溫度反演，生成目標(biāo)的紅外偽彩色圖像；然后對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行多尺度的拉普拉斯金字塔分解，得到紅外偽彩色圖像和可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示；將紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息結(jié)合起來，構(gòu)建融合圖像的拉普拉斯金字塔表示；最后對融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。圖I示出了依照本發(fā)明實施例的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法流程圖，具體包括以下步驟步驟SI :利用目標(biāo)的紅外遙感圖像的灰度值，以及紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，生成目標(biāo)的紅外偽彩色圖像；步驟S2 :利用圖像的多尺度表示分別對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行拉普拉斯圖像金字塔分解，得到該紅外偽彩色圖像的拉普拉斯金字塔表示和該可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示；步驟S3 :將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，作為融合圖像的拉普拉斯金字塔表示；其中，將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，是將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行組合；
步驟S4 :對該融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)，得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。圖2示出了依照本發(fā)明實施例的根據(jù)紅外遙感圖像生成紅外偽彩色圖像的方法流程圖，該方法對于紅外遙感圖像的每個像素點，根據(jù)紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，計算每個像素點對應(yīng)于灰度值的溫度值；然后對整幅圖像的溫度進(jìn)行等級劃分；再利用顔色表中定義的顏色，將屬于同一溫度等級的像素點映射為同一顔色，并將像素點的溫度值映射為顏色值，從而生成紅外偽彩色圖像。圖3給出了依照本發(fā)明實施例的對紅外偽彩色圖像和可見光圖像進(jìn)行多尺度拉普拉斯金字塔分解的方法流程圖。對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像而言，均是對其第零級原始圖像I。進(jìn)行高斯濾波操作得到第零級濾波圖像U，并將第零級原始圖像I。與第零級濾波圖像Ltl作差得到第零級高頻信息Htl ;然后對第零級濾波圖像Ltl進(jìn)行一次下采樣得到為第一級原始圖像I1，再對第一級原始圖像I1進(jìn)行高斯濾波得到第一級濾波圖像L1,將第一級原始圖像I1和第一級濾波圖像L1作差得到第一級高頻信息H1 ;重復(fù)上述過程，直至得到圖像的拉普拉斯金字塔表示Ln，Hn_i，. . . ,Htl，其中n的值一般設(shè)定為[3，8]之間的整·數(shù)。圖4給出了依照本發(fā)明實施例的對融合圖像的拉普拉斯金字塔進(jìn)行重構(gòu)得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像的方法流程圖。將融合圖像的拉普拉斯金子塔表示的低頻信息中第n-1級濾波圖像Llri進(jìn)行一次上采樣得到第n-1級上采樣圖像Flri，將第n-1級上采樣圖像Flri加上第n-1級高頻信息Hlri，得到第n_l層的第n_l級濾波圖像Llri,其中n的值一般設(shè)定為[3，8]之間的整數(shù)；對第n-1級濾波圖像Llri進(jìn)行上采樣得到第n_2級上采樣圖像，將第n-2級上采樣圖像Flri加上第n-1級高頻信息Hlri，得到第n_2層的第n-2級濾波圖像Ln_2 ;重復(fù)上述過程，直至得到第零級濾波圖像U，第零級濾波圖像Ltl即為可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)ー步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，包括 對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像；以及 利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像，包括 利用目標(biāo)的紅外遙感圖像的灰度值，以及紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，生成目標(biāo)的紅外偽彩色圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述利用目標(biāo)的紅外遙感圖像的灰度值，以及紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，生成目標(biāo)的紅外偽彩色圖像，具體包括 對于紅外遙感圖像的每個像素點，根據(jù)紅外溫度定標(biāo)參數(shù)，計算每個像素點對應(yīng)于灰度值的溫度值；然后對整幅圖像的溫度進(jìn)行等級劃分；再利用顏色表中定義的顏色，將屬于同一溫度等級的像素點映射為同一顏色，并將像素點的溫度值映射為顏色值，從而生成紅外偽彩色圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合，包括 利用圖像的多尺度表示分別對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行拉普拉斯圖像金字塔分解，得到該紅外偽彩色圖像的拉普拉斯金字塔表示和該可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示； 將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，作為融合圖像的拉普拉斯金字塔表示； 對該融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)，得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述利用圖像的多尺度表示分別對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像進(jìn)行拉普拉斯圖像金字塔分解，得到該紅外偽彩色圖像的拉普拉斯金字塔表示和該可見光圖像的拉普拉斯金字塔表示，具體包括 對該紅外偽彩色圖像和目標(biāo)的可見光圖像而言，均是對其第零級原始圖像Itl進(jìn)行高斯濾波操作得到第零級濾波圖像U，將第零級原始圖像I。與第零級濾波圖像Ltl作差得到第零級高頻信息Htl ； 然后對第零級濾波圖像Ltl進(jìn)行一次下采樣得到為第一級原始圖像I1，再對第一級原始圖像I1進(jìn)行高斯濾波得到第一級濾波圖像L1，將第一級原始圖像I1和第一級濾波圖像L1作差得到第一級聞頻 目息H1 ； 重復(fù)上述過程，直至得到圖像的拉普拉斯金字塔表示Ln，Hn_1; Hn_1;…，Htl，其中η的值設(shè)定為[3，8]之間的整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行融合，是將該紅外偽彩色圖像拉普拉斯金字塔表示的低頻信息和該可見光圖像拉普拉斯金字塔表示的高頻信息進(jìn)行組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，其特征在于，所述對該融合圖像的拉普拉斯金字塔表示進(jìn)行重構(gòu)，得到可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像，具體包括 將融合圖像的拉普拉斯金子塔表示的低頻信息中第η-I級濾波圖像Llri進(jìn)行一次上采樣得到第η-I級上采樣圖像Flri，將第η-I級上采樣圖像Flri加上第η-I級高頻信息Hlri，得到第η-I層的第η-I級濾波圖像Llri，其中η的值一般設(shè)定為[3，8]之間的整數(shù)； 對第η-I級濾波圖像Llri進(jìn)行上采樣得到第η-2級上采樣圖像Fn_2，將第n-2級上采樣圖像Fn_2加上第n_l級聞頻彳目息Hlri,得到第n_2層的第n_2級濾波圖像Ln_2 ； 重復(fù)上述過程，直至得到第零級濾波圖像U，第零級濾波圖像Ltl即為可見光全色圖像與紅外遙感圖像的融合圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多尺度多層級的將可見光全色圖像與紅外遙感圖像進(jìn)行融合的方法，用于將航天、航空傳感器平臺獲取的紅外遙感影像與可見光全色圖像的融合，該方法通過紅外圖像溫度反演得到紅外圖像的偽彩色圖像，再利用多尺度多層級圖像融合方法，將可見光圖像的細(xì)節(jié)信息融入到紅外反演圖像中。該方法包括兩個部分對紅外遙感圖像進(jìn)行溫度反演，得到紅外偽彩色圖像；以及利用圖像多尺度分析將紅外偽彩色圖像與可見光圖像進(jìn)行融合。利用本發(fā)明，使融合后的圖像不僅能反映紅外圖像場景中的溫度信息，而且能反映出具體目標(biāo)的溫度信息。
文檔編號G06T5/50GK102789640SQ20121024585
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者張秀玲, 杜鵑, 江碧濤, 潘春洪, 王穎 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所, 北京市遙感信息研究所