一種使用局部窗口視覺注意提取的雙波段圖像融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種使用局部窗口視覺注意提取的雙波段圖 像融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像融合，簡單意思就是指對工作于同一場景下的不同傳感器所得圖像進行綜 合一信息的統(tǒng)一表達，通過圖像融合可以實現(xiàn)比單幅原圖像具有更豐富的信息。圖像融 合作為現(xiàn)代成像技術(shù)的拓展手段，在軍事探測、遙感測量、安全監(jiān)控等諸多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng) 用。在不同波段成像中，各波段含有不同的特征信息，這就需要圖像融合方法將兩者信息綜 合起來。比如紅外圖像能突出重要的目標區(qū)域，而可見光圖像包含豐富的細節(jié)信息，利用雙 波段融合方法可將兩者的信息綜合反映到一幅圖像中，以便于人們觀察。雙波段圖像融合 方法是實現(xiàn)不同傳感器信息綜合的有效手段。
[0003] 雙波段圖像融合旨在綜合不同波段的圖像信息，國內(nèi)外學者提出過多種圖像融合 的方法與理論，很多方法能有效提取圖像信息，融合結(jié)果具有良好的紋理及對比度特征，但 易丟失細節(jié)。以多分辨率方法為例，其在計算中可能會引起吉布斯現(xiàn)象，并且計算速度也非 常慢。
[0004] 現(xiàn)有方法，在考慮視覺觀察要求方面與計算速度方面綜合不佳，因此，開發(fā)計算速 度快，又能充分反映視覺觀察要求（視覺感受好，信息保留量大）的雙波段圖像融合方法是 當務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種使用局部窗口視覺注意提取的雙波段圖像融合方法，可從紅外、 可見光雙波段圖像，直接通過尺度選擇下的視覺注意圖計算，并進一步得到增強融合后的 圖像。
[0006] 本發(fā)明的主要思路是：
[0007] 1、局部圖像灰度差異計算實現(xiàn)視覺注意圖的提取
[0008] 類比人眼視覺特性，本發(fā)明通過局部灰度差異法，凸顯潛在的視覺感興趣區(qū)域，產(chǎn) 生一個視覺注意圖V。在V中，其數(shù)值在[0, 1]之間，如果該圖中某一像素處越大則表示人 眼對該處的注意程度越高。
[0009] 本發(fā)明認為，在一定空間范圍內(nèi)，相同灰度值的像素與區(qū)域具有近似的視覺感受 值。本發(fā)明同時認為，空間距離不同，對于視覺感受的貢獻也是不同的，本發(fā)明具體包括以 下步驟：
[0010] 1、不同窗口尺度下的視覺注意圖的提取，
[0011] 輸入雙波段圖像，即IR(紅外圖像）與VI (可見光圖像）；
[0012] (1-a)、在局部區(qū)域內(nèi)，定義圖像f在像素（i，j)處的視覺注意程度值V(i，j)如 下：
[0014] 在式⑴中，Ω是圖像f中的某一個窗口區(qū)域，其尺寸為MXM，而（i，j)為區(qū)域Ω 的中心即DM;fxy、fu表示f在（X，y)處與（i，j)處的灰度值；D(·)是灰度差異函數(shù)，其衡 量的就是像素之間的灰度距離：D (AjJxy) = I I ;
【主權(quán)項】
1. 一種使用局部窗口視覺注意提取的雙波段圖像融合方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 、不同窗口尺度下的視覺注意圖的提取， 輸入雙波段圖像，即IR(紅外圖像）與VI (可見光圖像）； (1-a)、在局部區(qū)域內(nèi)，定義圖像f在像素（i，j)處的視覺注意程度值V(i，j)如下：
在式⑴中，Ω是圖像f中的某一個窗口區(qū)域，其尺寸為MXM，而（i，j)為區(qū)域Ω的 中心即ΩΜ;?^、?^_表示f在（x，y)處與（i，j)處的灰度值；D(·)是灰度差異函數(shù)，其衡量 的就是像素之間的灰度距離！D^ ijJxy) = I I ; 此外，上式中的w代表空間權(quán)重，定義為： -D3Uj.-ψ)/^ w[ij,xy) -e 八' i2) 其中Ds(Uxy)表示像素（x，y)與像素（i，j)的空間距離，空間距離用像素的數(shù)量表 示，而σ 2稱為伸縮系數(shù)，為常數(shù)； 對圖像f在任意像素采用公式（1)求取，對獲取的V進行歸一化； 而使用尺度選擇下的視覺注意圖計算，則在于區(qū)域窗口 Ω尺寸（MXM)的變化：隨著該 尺寸MXN的變化，可獲得不同尺度下視覺注意圖V ;也就是說，對于N個尺度，即從{Mk} (k =1，2···Ν)中取窗口時，可以獲取視覺注意圖{VJ (k = 1，2···Ν); (1-b)、IR(紅外圖像）與VI (可見光圖像）多窗口的視覺注意圖提取 通過步驟（1-a)，將IR代f獲取多窗口的視覺注意圖丨Γ嚴丨（k=l,2...N)，同理獲取多窗 口的視覺注意圖彳F/7丨（k=l,2...N); (2) 視覺注意圖基礎(chǔ)上的融合 對于紅外圖像IR與可見光圖像VI，利用步驟（1)計算實現(xiàn)視覺注意圖丨Ff }與丨Ff } (k=l，2...N)的獲取； 于是，在不同的尺度k下，圖像融合結(jié)果為 f；=臺{[(//?)0 + 0-/)(1 -Ff)] + [(F7)if+(/i?)(l -Tf)]} 而對于所有的尺度，本發(fā)明進行綜合，獲得了最終的融合結(jié)果F定義為： 于是，最終獲取了增強融合結(jié)果F。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用局部窗口視覺注意提取的雙波段圖像融合方法，包括如下步驟：（1）不同窗口尺度下的視覺注意圖的提?。唬?）視覺注意圖基礎(chǔ)上的融合。本發(fā)明方法針對可見光、紅外雙波段圖像融合，考慮局部窗口對圖像視覺注意圖的提取，并設(shè)計多尺度框架下范圍內(nèi)的視覺注意圖獲?。贿M而利用簡便的結(jié)合視覺注意圖權(quán)重的方法實現(xiàn)不同尺度下的圖像融合，并最終計算得到增強融合結(jié)果。在本發(fā)明方法中，只要輸入已經(jīng)配準的一幅紅外圖像與一幅可見光圖像，即可迅速獲取較好的增強融合圖像。本發(fā)明方法可應(yīng)用于多波段遙感成像、目標探測等等，可應(yīng)用于雙波段甚至多波段圖像的增強融合。
【IPC分類】G06T5-50
【公開號】CN104835129
【申請?zhí)枴緾N201510160841
【發(fā)明人】趙巨峰, 張鈺, 高秀敏, 辛青
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月7日