一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法，它主要用于紅外紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像融合。它可以對參與融合的每幅圖像分別進(jìn)行高斯金字塔分解，得到圖像的各級高斯近似金字塔以及各級拉普拉斯金字塔，然后對高斯近似金字塔的頂層采用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像融合，對拉普拉斯金字塔的各層，以局部領(lǐng)域平均梯度為判據(jù)，進(jìn)行圖像融合，然后對融合后的圖像進(jìn)行圖像重構(gòu)，得到最終的融合圖像。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法簡單，運(yùn)算速度快，經(jīng)過測試表明，融合后的圖像相對于紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像有明顯的提高。
【專利說明】一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于圖像探測與處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]復(fù)雜背景下的紅外目標(biāo)及紅外偽裝目標(biāo)的探測與識別有其特殊性，復(fù)雜背景下和經(jīng)過偽裝的目標(biāo)，目標(biāo)與背景、真假目標(biāo)之間的灰度差異較小，在紅外輻射強(qiáng)度圖像中難以分辨。尤其近年來，紅外偽裝技術(shù)迅速發(fā)展，紅外偽裝力求達(dá)到目標(biāo)和背景以及真假目標(biāo)之間的“同譜同色”，對紅外系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。紅外輻射是電磁波，輻射強(qiáng)度、偏振性、相位等都是紅外輻射的重要特征。研究人員發(fā)現(xiàn)，紅外輻射的偏振特性也可以用來探測和識別目標(biāo)。而且基于紅外偏振成像技術(shù)的目標(biāo)探測和識別，在目標(biāo)與背景之間，目標(biāo)各部分之間灰度對比度較小時，可以發(fā)揮獨(dú)特作用。
[0003]偏振成像引入了線偏振(S1, S2)、圓偏振(S3)、偏振度P、偏振角Θ等特征，增加了目標(biāo)和探測識別的依據(jù)，豐富了紅外圖像的信息量。研究表明，在很多紅外場景中，新引入的五維特征值圖像中，總有特征圖像中目標(biāo)和背景的對比度比較適于目標(biāo)探測，尤其是偏振度圖像，可以較好的抑制背景噪聲，對紅外探測有著獨(dú)特的優(yōu)勢。
[0004]偏振圖像保留了原有的輻射強(qiáng)度信息(Stl),雖然偏振之后輻射的能量有所衰減，但基本特性得到保持，因此對偏振圖像與紅外輻射強(qiáng)度圖像進(jìn)行融合，可以優(yōu)勢互補(bǔ)，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的探測能力。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]針對紅外偏振圖像融合的不足，本發(fā)明提出一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法，事實(shí)表明用此方法得到的紅外融合圖像效果有明顯提高。并且它經(jīng)過修改之后可以方便的應(yīng)用其它類的圖像融合。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法，拉普拉斯金字塔可以根據(jù)需要分解為η層，經(jīng)測試，η取3-5為佳，步驟如下:
[0007]1.一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]步驟1:計算紅外輻射強(qiáng)度圖像X和偏振度圖像Y的分辨率近似，通過對源圖像進(jìn)行低通高斯濾波，并對濾波后的結(jié)果以2為因數(shù)進(jìn)行下采樣來完成，將得到的近似放在高斯近似金字塔的第J-1級，它的行數(shù)和列數(shù)均為第J級輸入圖像的1/2 ；
[0009]步驟2:由步驟I產(chǎn)生的降低分辨率近似來創(chuàng)建第J級輸入圖像的一個估計，它通過對產(chǎn)生的降低的分辨率近似以2為因數(shù)進(jìn)行上采樣并進(jìn)行雙三次內(nèi)插濾波來完成，得到的預(yù)測圖像與第J級輸入圖像的維數(shù)相同；
[0010]步驟3:計算步驟2的預(yù)測圖像和步驟I的輸入之間的差，得到第J級預(yù)測殘差，把得到的結(jié)果放在拉普拉斯金字塔的第J級；[0011]步驟4:重復(fù)步驟I至步驟3，依次得到紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像的高斯金字塔第J-1級、J-2級、…、J-n級近似和拉普拉斯金字塔第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差；
[0012]步驟5:對紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像的高斯近似金字塔的第J-n級采用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像融合，得到第J-n級近似融合圖像；對拉普拉斯金字塔的第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差，分別以局部鄰域平均梯度為判據(jù)，進(jìn)行圖像融合，分別得到第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差融合；
[0013]其具體方法步驟如下:
[0014](5-1)對于高斯近似金字塔的第J-n級，采用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像融合，
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種基于拉普拉斯金字塔的紅外偏振圖像融合方法，其特征在于包括以下步驟:步驟1:計算紅外輻射強(qiáng)度圖像X和偏振度圖像Y的分辨率近似，通過對源圖像進(jìn)行低通高斯濾波，并對濾波后的結(jié)果以2為因數(shù)進(jìn)行下采樣來完成，將得到的近似放在高斯近似金字塔的第J-1級，它的行數(shù)和列數(shù)均為第J級輸入圖像的1/2 ； 步驟2:由步驟I產(chǎn)生的降低分辨率近似來創(chuàng)建第J級輸入圖像的一個估計，它通過對產(chǎn)生的降低的分辨率近似以2為因數(shù)進(jìn)行上采樣并進(jìn)行雙三次內(nèi)插濾波來完成，得到的預(yù)測圖像與第J級輸入圖像的維數(shù)相同； 步驟3:計算步驟2的預(yù)測圖像和步驟I的輸入之間的差，得到第J級預(yù)測殘差，把得到的結(jié)果放在拉普拉斯金字塔的第J級； 步驟4:重復(fù)步驟I至步驟3，依次得到紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像的高斯金字塔第J-1級、J-2級、…、J-η級近似和拉普拉斯金字塔第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差; 步驟5:對紅外輻射強(qiáng)度圖像和偏振度圖像的高斯近似金字塔的第J-η級采用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像融合，得到第J-n級近似融合圖像；對拉普拉斯金字塔的第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差，分別以局部鄰域平均梯度為判據(jù)，進(jìn)行圖像融合，分別得到第J級、J-1級、…、J-η+Ι級預(yù)測殘差融合； 其具體方法步驟如下: (5-1)對于高斯近似金字塔的第J-n級，采用加權(quán)平均法進(jìn)行圖像融合，
F(J_n) (m, η) = 0.9 X X(J_n) (m, η) +0.1 X Y(J_n) (m, η) 式中Xa_n)(m，n)為紅外輻射強(qiáng)度圖像的高斯近似金字塔第J-n級圖像在點(diǎn)(m，η)處的值，Y(T_n)(m，n)為偏振度圖像的高斯近似金字塔第J-n級圖像在點(diǎn)(m，η)處的值，F(xiàn)(T_n) (m，η)為第J-n級近似融合圖像在點(diǎn)(m, η)處的值； (5-2)對于拉普拉斯金字塔的第J，J-1，…，J-η+Ι級，以局部鄰域平均梯度為判據(jù)，進(jìn)行圖像融合，對任一點(diǎn)(m，η)，計算以此點(diǎn)為中心的局部鄰域的平均梯度值，平均梯度H計算公式如下:
H = 1 Y^Y^yJ(X(m,n)-X(m + \,n))2 +(X(m,n)~ λ (m η +1))2
N X N
J ν ^ J ν m~\ η =I 式中，NXN為選取鄰域的大小，X(m, η)為圖像在點(diǎn)(m，η)處的灰度值，取兩幅圖像在點(diǎn)(m，n)處平均梯度值較大的圖像的殘差圖像在(m，n)處的值作為融合圖像在(m，η)處的值，計算公式如下:
F (m,/?) = {< /?(Υυ](ηι,π)) 式中，Χω(πι，η)為紅外輻射強(qiáng)度圖像第1級預(yù)測殘差圖像在點(diǎn)(m，n)處的值，Υω(πι，η)為偏振度圖像第1級預(yù)測殘差圖像在點(diǎn)(m，n)處的值，H(X⑴(m，η))為紅外輻射強(qiáng)度圖像第i級預(yù)測殘差圖像在點(diǎn)(m，n)處的平均梯度值，H(Y(i) (m, η))為紅外偏振度圖像第i級預(yù)測殘差圖像在點(diǎn)(m，n)處的平均梯度值，F(xiàn)iOn, η)為第i級預(yù)測殘差融合圖像在點(diǎn)(m，η)處的值； 步驟6:通過對第J-n級近似融合圖像以2為因數(shù)進(jìn)行上采樣并進(jìn)行雙三次內(nèi)插濾波得到第J-η+Ι級近似融合預(yù)測，與 第J-η+Ι級近似殘差融合相加得到J-η+Ι級融合圖像；步驟7:重復(fù)步驟6，依次得到第J-n+2級融合圖像、…、第J-1級、第J級融合圖像，第J級融合圖像即為所求圖像。
【文檔編號】G06T5/50GK103578091SQ201310470037
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】岳振, 李范鳴, 牛繼勇, 王宇, 馬利祥 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所