基于變換域的圖像融合算法-.研究

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1、武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第1頁1．1多源圖像融合技術(shù)1．1．1多源圖像融合的概念第1章緒論隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，為了獲取更多的信息量，系統(tǒng)中使用的傳感器數(shù)量逐漸增加，不同的傳感器組合會帶來不同特征的信息，這樣便得到了多樣性的信息。以往的信息處理方法不能解決多傳感器組合使用所帶來的問題，多傳感器獲取的多樣性信息具有互補(bǔ)性和冗余性【l】，如圖1．1所示，數(shù)據(jù)融合(DataFusion)就是對多源信息進(jìn)行多層次、多方位的處理與綜合，以最大限度地獲取更有用、更豐富、更可靠的信息并減少冗余性[2]。1990年，J．Llinas和W．Edward給出了數(shù)據(jù)融合的定義：數(shù)據(jù)融合是一種多層次、

2、多方面的處理過程，這個過程對多源信息進(jìn)行檢測、結(jié)合、相關(guān)、估計(jì)和組合，以達(dá)到精確的狀態(tài)估計(jì)和身份估計(jì)以及完整、及時的態(tài)勢評估和威脅估計(jì)【3J。冗余信息互補(bǔ)信息圖1．1多源圖像信息的冗余和互補(bǔ)圖像融合(ImageFusion)是數(shù)據(jù)融合的一個重要分支，以圖像為研究對象，對來自多個傳感器在同一時間或不同時間獲取的同一場景的圖像加以綜合處理以生成目標(biāo)或場景的完整信息描述[4]。這個融合圖像是從單一傳感器獲取的信息中無法得到的【5J。圖像融合的目的是降低冗余性、減少不確定性，綜合和優(yōu)化各圖像的信息，擴(kuò)大傳感器的工作范圍，改善系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。多源圖像融合主要包括多聚焦圖像的融合、

3、多傳感器圖像的融合、遙感多源圖像的融合和時間序列(動態(tài))圖像的融合[6】。多聚焦圖像的融合所處理的對象是由光學(xué)傳感器的不同成像方式(聚焦點(diǎn)不同)獲取的圖像【7J。多傳感器圖像融合系統(tǒng)的輸入圖像是由多個成像機(jī)理不同的獨(dú)立傳感器獲得的圖像，比如前視紅外圖像和可見光圖像的融合、CT圖像和MRj圖像的融合等峭J。遙感多源圖像融合所處理的圖像是由成像機(jī)理不同的傳感器或同種傳感器在不同工作模式獲得的圖像。比如SPOT衛(wèi)星的多光譜圖像和全色圖像的融合等【9J。時間序列圖像融合系統(tǒng)的輸入圖像是以相同成像方式工作的同種成像傳感器在離散時刻拍攝的圖像。第2頁武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1．1．2多源圖

4、像融合研究意義人類獲取信息的70％以上來自于視覺，圖像是對客觀存在物體的一種相似性描述，是人類獲取信息的主要媒介[101。圖像能帶給人們直觀的信息，人們通過對觀察到的事物進(jìn)行分析之后推動了科技進(jìn)步，這也使圖像處理技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展取得了長足的進(jìn)步。圖像融合技術(shù)是圖像處理技術(shù)的一個重要分支，它通過提取各個輸入圖像的信息，加入優(yōu)化的算法從而輸出統(tǒng)一的圖像或數(shù)據(jù)。多源圖像融合有利于獲取準(zhǔn)確、可靠且全面的圖像信息，更為控制系統(tǒng)或指導(dǎo)決策提供方案。總體而言，多源圖像融合技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)提高了系統(tǒng)的可靠性和魯棒性【11

5、，多傳感器在工作時若有少量幾個出現(xiàn)問題，也不會對融合圖

6、像產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。(2)增強(qiáng)了系統(tǒng)獲取信息的能力，多源信息的互補(bǔ)性可以使系統(tǒng)獲得更加全面更加豐富的信息。(3)提升了系統(tǒng)的24小時全天候工作能力，適應(yīng)不同環(huán)境的傳感器組合可以擴(kuò)展系統(tǒng)的工作范圍，比如毫米波雷達(dá)獲取的圖像對煙塵等有穿透能力，在惡劣的環(huán)境下也可以得到良好的圖像信息。(4)加強(qiáng)了系統(tǒng)的目標(biāo)識別能力，比如紅外圖像和可見光圖像的融合可以準(zhǔn)確定位被遮擋的手槍或敵軍等。目前，圖像融合在軍事領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，主要在目標(biāo)檢測和識別[12]等方面。民用領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)成像、視覺輔助、智能交通、安監(jiān)系統(tǒng)、國土資源開發(fā)等方向有一定的應(yīng)用。隨著多源圖像融合技術(shù)的發(fā)展，其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用

7、將會更加廣泛更加深入，對于國防事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)也具有很深刻的意義。本文主要以多聚焦圖像和多傳感器圖像為研究對象。由于景深的限制，同種光學(xué)傳感器在對同一場景成像時，得到的圖像是具有不同聚焦區(qū)和離焦區(qū)的圖像，即部分清晰另一部分模糊的圖像，很難獲得各處都清晰的圖像。多聚焦圖像融合的目的就是綜合各圖像的聚焦區(qū)的信息，從而得到整體清晰的融合結(jié)果。對于多傳感器圖像，每一類傳感器都是為適應(yīng)不同的環(huán)境和特定的范圍而設(shè)計(jì)的，如cm(電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù))可以拍攝到人體骨骼斷面或立體圖像，MRI(核磁共振成像)可以清晰顯示人體軟組織【l引，數(shù)碼相機(jī)聚焦較好且成像清晰，紅外攝像機(jī)夜視距離遠(yuǎn)，能

8、拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的圖像。多傳感器圖像融合的目的在于獲取信息量大且可靠性高的圖像信息，本文主要研究可見光圖像和紅外圖像的融合。1．1．3多源圖像融合的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析近三十年來，多源圖像融合技術(shù)在軍事、遙感、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域在應(yīng)用越來越廣泛。1979年，Daliy等人把Landsat．MSS圖像和雷達(dá)圖像的融合圖像用來描述地質(zhì)狀況[14]。20世紀(jì)90年代，美國海軍在孟菲斯?jié)撏习惭b了第一套圖像融合樣機(jī)，讓操作人員可以觀武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第3頁察到各個傳感器的全部圖像。1985年