结合区域特性的有限离散剪切波图像融合

为了提高多聚焦图像和红外与可见光图像的融合精度,结合有限离散剪切波变换具有良好的局部化特性及平移不变性,提出了一种基于有限离散剪切波变换(FDST)的图像梯度信息相关性因子加权与对比度相结合的融合算法。首先对严格配准后的图像进行FDST分解,得到低频子带系数和不同尺度不同方向的高频子带系数;然后对低频子带系数采用图像梯度信息相关性因子加权融合算法,高频则利用对比度将低频系数与高频系数联系起来并以对比度作为度量系数取舍的准则进行融合;最后应用有限离散剪切波逆变换重构得到融合图像,并对融合结果进行主观视觉和客观评价。实验结果表明,该算法在主观视觉效果和客观评价指标上优于其它融合算法。     

基于二代Curvelet变换与MPCA的可见光与红外图像融合

针对同一场景红外图像与可见光图像的融合问题,提出了一种基于二代Curvelet变换与模块化主成分分析(MPCA)的图像融合新方法。首先对原始图像分别进行快速离散Curvelet变换,得到不同尺度和方向下的粗细尺度系数;根据红外图像与可见光图像的不同物理特性以及人类视觉系统特性,对粗尺度系数的选择,采用基于模块化主成分分析(MPCA)的融合规则,确定融合权值,而对不同尺度与方向下的细尺度系数的选择,采用基于局部区域能量的融合规则;最后经Curvelet逆变换得到融合结果。实验结果表明,该方法能够更加有效、准确地提取图像中的特征,在主观视觉效果与客观评价指标上均取得了较好的融合效果,是一种可行有效的图像融合算法。     

顾及源图像质量的可见光和红外图像融合算法

分析了目前图像融合算法存在的问题,提出顾及源图像质量的可见光和红外图像融合的算法。以图像融合理论方法为基础,引入图像质量评价方法,构建了顾及源图像质量的图像融合基本框架。以区域加权信息熵作为可见光和红外图像评价方法,并以图像质量评价结果作为小波变换的系数权值来进行图像融合,分别以图像的平均灰度、标准差、信息熵、空间频率作为评价指标对融合后的图像进行质量评价,提出了基于区域加权信息熵的可见光与红外图像融合算法。最后选取多组可见光和红外图像进行图像融合实验。实验结果表明:顾及源图像质量的可见光和红外图像融合算法是完全可行和有效的。     

有效的红外与可见光图像融合方法研究*

针对红外图像可视化程度弱、对比度低的问题, 提出一种基于轮廓小波变换和区域能量的红外与可见光图像融合算法。首先进行多尺度小波分解, 然后进行多方向滤波; 引入循环平移方法来消除伪吉布斯失真;采用基于区域的能量融合规则, 重构变换系数得到最终融合结果;最后用信息熵、信噪比等指标来评价融合的性能。实验表明,该方法不论在客观评价还是在主观评价指标上都优于其他融合方法, 提高了融合图像的视觉效果, 可以得到更加清晰的融合图像。     

基于NSCT的红外与可见光图像融合

针对红外与可见光图像的不同特点,提出一种基于非采样Contourlet变换（NSCT）的红外与可见光图像融合算法。采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解;分别采用基于局部能量和区域特征的融合规则得到融合图像的低频子带系数和带通方向子带系数;最后经过NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明,该算法能够获得较理想的融合图像,其融合效果优于基于Contourlet变换的图像融合算法。     

一种扩展VIFB的红外与可见光图像融合基准

红外与可见光图像融合是机器视觉的一个重要领域,在日常生活中应用广泛。近年来,虽然红外与可见光图像融合领域已有多种融合算法,但目前该领域还缺乏能够衡量多种融合算法性能的算法框架和融合基准。在简要概述了红外与可见光图像融合的最新进展后,提出了一种扩展VIFB的红外与可见光图像融合基准,该基准由56对图像、32种融合算法和16种评价指标组成。基于该融合基准进行了大量实验,用来测评所选取的融合算法的性能。通过定性和定量结果分析,确定了性能优良的图像融合算法,并对红外与可见光图像融合领域的未来前景进行了展望。     

基于双边滤波和NSST的红外与可见光图像融合

针对传统图像融合容易导致目标信息减弱、背景细节不清晰的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换（Non-subsampled Shearlet Transform, NSST）和双边滤波的融合算法。首先,利用双边和高斯滤波器处理红外与可见光图像,得到包含红外目标的大尺度边缘图像;然后,采用NSST分解红外与可见光图像,得到相应的高频和低频子带系数,低频部分利用已得的大尺度边缘图像指导加权,高频部分采用绝对值取大的方法;最后将融合后的各频带系数经过NSST逆变换得到融合结果。实验结果显示,该方法既能有效突出红外目标,又充分保留了可见光图像中的背景信息,在信息熵、互信息和峰值信噪比等客观评价指标上也都优于传统的融合算法。     

基于PCNN与区域特征的红外与可见光图像融合

针对红外图像与可见光图像融合中容易产生红外目标不明显、对比度不高的问题,提出了一种新的融合算法。该算法创新地将PCNN与区域特征应用到NSCT域内低频和带通子带系数的选择上。通过NSCT分解得到待融合图像的子带系数。运用PCNN对分解后的子带系数进行处理,得到子带系数的点火映射图。低频子带点火映射图采取基于区域标准差的方法选取融合系数。带通子带点火映射图采取基于区域能量的方法选取融合系数。融合图像通过NSCT逆变换可以得到。仿真实验表明与其他算法相比,该算法能够得到红外目标突出、质量更好的融合图像,图像客观评价指标提升明显。     

可见光与红外图像区域级反馈融合算法

目的 可见光图像具有丰富的纹理信息,红外图像具有较强的目标指示信息,进行融合时只有合理地设计融合规则才能充分利用两者的互补信息,为此,提出一种基于效果评估的可见光与红外图像区域级反馈融合算法.方法 首先对待融合图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT),将其分解为低频和高频部分.同时采用分形特征对红外图像进行人造目标增强,通过阈值分割得到目标区域与背景区域.在设计低频融合规则时,选取目标区域与背景区域的加权融合系数作为参数,根据图像融合效果评估的量化指标,运用遗传算法进行参数的优化求解.对高频部分采用基于区域的加权平均融合规则.最后,利用优化后的融合系数进行NSCT逆变换得到融合图像.结果 采用3组图像,结合主观评价和客观评价指标对4种融合算法的结果进行了比较分析,实验结果表明,本文算法融合后图像更自然,目标更显著,客观评价结果总体上最优.结论 本文算法有效结合了红外图像的目标信息与可见光图像的背景信息,融合图像具有更强的对比度,有利于进行战场态势显示和目标识别任务.     

DTCWT域的红外与可见光图像融合算法

针对红外与可见光图像融合存在融合图像对比度和清晰度降低、噪声干扰等问题,提出一种DTCWT域的红外与可见光图像融合算法。首先对源图像进行预增强处理;然后通过DTCWT正变换得到低频子带图像和高频子带图像;再分别利用基于直觉模糊集的融合规则融合低频子带图像,基于信息反差对比度的融合规则融合高频子带图像;最后对融合后的低频子带图像和高频子带图像进行DTCWT逆变换得到融合图像。实验结果表明,本文算法能有效提高融合图像对比度和清晰度,降低噪声干扰,客观评价指标总体优于现有算法的,运行效率也有所提升。     

各向异性导向滤波的红外与可见光图像融合

目的 针对红外与可见光图像融合时易产生边缘细节信息丢失、融合结果有光晕伪影等问题，同时为充分获取多源图像的重要特征，将各向异性导向滤波和相位一致性结合，提出一种红外与可见光图像融合算法。方法 首先，采用各向异性导向滤波从源图像获得包含大尺度变化的基础图和包含小尺度细节的系列细节图；其次，利用相位一致性和高斯滤波计算显著图，进而通过对比像素显著性得到初始权重二值图，再利用各向异性导向滤波优化权重图，达到去除噪声和抑制光晕伪影；最后，通过图像重构得到融合结果。结果 从主客观两个方面，将所提方法与卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）、双树复小波变换（dual-tree complex wavelet transform，DTCWT）、导向滤波（guided filtering，GFF）和各向异性扩散（anisotropic diffusion，ADF）等4种经典红外与可见光融合方法在TNO公开数据集上进行实验对比。主观分析上，所提算法结果在边缘细节、背景保存和目标完整度等方面均优于其他4种方法；客观分析上，选取互信息（mutual information，MI）、边缘信息保持度（degree of edge information，Q^AB/F）、熵（entropy，EN）和基于梯度的特征互信息（gradient based feature mutual information，FMI_gradient）等4种图像质量评价指数进行综合评价。相较于其他4种方法，本文算法的各项指标均有一定幅度的提高，MI平均值较GFF提高了21.67%，Q^AB/F平均值较CNN提高了20.21%，EN平均值较CNN提高了5.69%，FMI_gradient平均值较GFF提高了3.14%。结论 本文基于各向异性导向滤波融合算法可解决原始导向滤波存在的细节"光晕"问题，有效抑制融合结果中伪影的产生，同时具有尺度感知特性，能更好保留源图像的边缘细节信息和背景信息，提高了融合结果的准确性。     

信息分离和质量引导的红外与可见光图像融合

目的 红外与可见光图像融合的目标是将红外图像与可见光图像的互补信息进行融合,增强源图像中的细节场景信息。然而现有的深度学习方法通常人为定义源图像中需要保留的特征,降低了热目标在融合图像中的显著性。此外,特征的多样性和难解释性限制了融合规则的发展,现有的融合规则难以对源图像的特征进行充分保留。针对这两个问题,本文提出了一种基于特有信息分离和质量引导的红外与可见光图像融合算法。方法 本文提出了基于特有信息分离和质量引导融合策略的红外与可见光图像融合算法。设计基于神经网络的特有信息分离以将源图像客观地分解为共有信息和特有信息,对分解出的两部分分别使用特定的融合策略;设计权重编码器以学习质量引导的融合策略,将衡量融合图像质量的指标应用于提升融合策略的性能,权重编码器依据提取的特有信息生成对应权重。结果 实验在公开数据集RoadScene上与6种领先的红外与可见光图像融合算法进行了对比。此外,基于质量引导的融合策略也与4种常见的融合策略进行了比较。定性结果表明,本文算法使融合图像具备更显著的热目标、更丰富的场景信息和更多的信息量。在熵、标准差、差异相关和、互信息及相关系数等指标上,相较于对比算法中的最优结果分别提升了0.508%、7.347%、14.849%、9.927%和1.281%。结论 与具有领先水平的红外与可见光算法以及现有的融合策略相比,本文融合算法基于特有信息分离和质量引导,融合结果具有更丰富的场景信息、更强的对比度,视觉效果更符合人眼的视觉特征。     

BEMD分解和W变换相结合的红外与可见光图像融合

目的 针对传统的基于多尺度变换的图像融合算法的不足,提出了一种基于W变换和2维经验模态分解（BEMD）的红外与可见光图像融合算法。方法 首先,为了更有效地提取图像的高频信息,抑制BEMD中存在的模态混叠现象,提出了一种基于W变换和BEMD的新的多尺度分解算法（简称W-BEMD）;然后,利用W-BEMD对源图像进行塔式分解,获得图像的高频分量WIMFs和残差分量WR;接着,对源图像对应的WIMFs分量和WR分量分别采用基于局部区域方差选择与加权和基于局部区域能量选择与加权的融合规则进行融合,得到融合图像的W-BEMD分解;最后,通过W-BEMD逆变换得到最终融合图像。W-BEMD分解算法的主要思想是通过W变换递归地将BEMD分解过程中每层所得低频分量中滞留的高频成分提取出来并叠加到相应的高频分量中,实现更有效的图像多尺度分解。结果 对比实验结果表明,本文方法得到的融合图像视觉效果更佳,既有突出的红外目标,又有清晰的可见光背景细节,而且在平均梯度（AG）、空间频率（SF）、互信息（MI）3个客观评价指标上也有显著优势。结论 本文提出了一种新的红外与可见光图像融合算法,实验结果表明,该算法具有较好的融合效果,在保留可见光图像中的细节信息和突出红外图像中的目标信息方面更加有效。     

多方向Laplacian能量和与tetrolet变换的图像融合

目的 红外与可见光图像融合算法大部分可以达到认知场景的目的,但是无法对场景中的细节特征进行更加细致的刻画。为进一步提高场景辨识度,提出一种基于tetrolet变换的多尺度几何变换图像融合算法。方法 首先,将红外与可见光图像映射到tetrolet变换域,并将二者分解为低频系数和高频系数。然后,对低频系数,将区域能量理论与传统的加权法相结合,利用区域能量的多变性和区域像素的相关性,自适应地选择加权系数进行融合;对高频系数,利用改进的多方向拉普拉斯算子方法计算拉普拉斯能量和,再引入区域平滑度为阈值设定高频系数融合规则。最后,将融合所得新的低频和高频系数进行图像重建得到融合结果。结果 在kaptein、street和road等3组红外与可见光图像上,与轮廓波变换（contourlet transformation,CL）、离散小波变换（discrete wavelet transformation,DWT）和非下采样轮廓波变换（nonsubsampled contourlet transformation,NSCT）等3种方法的融合结果进行比较,主观评判上,本文算法融合结果在背景、目标物以及细节体现方面均优于其他3种方法;客观指标上,本文算法相较于其他3种方法,运行时间较NSCT方法提升了0.37 s,平均梯度（average gradient,AvG）值和空间频率（spatial frequency,SF）值均有大幅提高,提高幅度最大为5.42和2.75,峰值信噪比（peak signal to noise ratio,PSNR）值、信息熵（information entropy,IE）值和结构相似性（structural similarity index,SSIM）值分别提高0.25、0.12和0.19。结论 本文提出的红外与可见光图像融合算法改善了融合图像的细节刻画,使观察者对场景的理解能力有所提升。     

基于FRC框架的红外与可见光图像融合方法

像素级图像融合方案多采用全局统一的融合规则,融合过程易导致区域层级信息丢失.对此,提出一种基于模糊区域特征(FRC)框架的红外与可见光图像融合方法.首先,制定一种模糊区域规则,该规则依据区域特征的模糊性质,对源图像依次施行区域分割、模糊判定和解模糊,全局图像的融合转化为3种不同属性区域的融合;然后,分别对目标区域、过渡区域和背景区域采用期望值最大(EM)、加权平均融合、主成分分析(PCA)的融合策略进行融合;最后,融合后的区域图重构得到最终的融合图像.为验证FRC框架保护区域特征的有效性,还提出一种区域特征一致性的度量指标(RC^{\rm ABF}),经主观视觉与客观指标检验,融合图像在保持红外目标显著性的同时,具有清晰的背景细节,优于现有的红外与可见光图像融合方法,宜应用于红外目标的监控与分析.     

Infrared and visible image fusion methods and applications: A survey

Infrared images can distinguish targets from their backgrounds based on the radiation difference, which works well in all-weather and all-day/night conditions. By contrast, visible images can provide texture details with high spatial resolution and definition in a manner consistent with the human visual system. Therefore, it is desirable to fuse these two types of images, which can combine the advantages of thermal radiation information in infrared images and detailed texture information in visible images. In this work, we comprehensively survey the existing methods and applications for the fusion of infrared and visible images. First, infrared and visible image fusion methods are reviewed in detail. Meanwhile, image registration, as a prerequisite of image fusion, is briefly introduced. Second, we provide an overview of the main applications of infrared and visible image fusion. Third, the evaluation metrics of fusion performance are discussed and summarized. Fourth, we select eighteen representative methods and nine assessment metrics to conduct qualitative and quantitative experiments, which can provide an objective performance reference for different fusion methods and thus support relative engineering with credible and solid evidence. Finally, we conclude with the current status of infrared and visible image fusion and deliver insightful discussions and prospects for future work. This survey can serve as a reference for researchers in infrared and visible image fusion and related fields.     

多尺度分解和八度卷积相结合的红外与可见光图像融合

目的 在基于深度学习的红外与可见光图像融合方法中,多尺度分解是一种提取不同尺度特征的重要方式。针对传统多尺度分解方法里尺度设置粗糙的问题,提出了一种基于八度(octave)卷积的改进图像融合算法。方法 融合方法由4部分组成：编码器、特征增强、融合策略和解码器。首先,使用改进后的编码器获取源图像的多尺度上的低频、次低频和高频特征。这些特征会被从顶层到底层进行强化。其次,将这些特征按照对应的融合策略进行融合。最后,融合后的深度特征由本文设计的解码器重构为信息丰富的融合图像。结果 实验在TNO和RoadScene数据集上与9种图像融合算法进行比较。主观评价方面,所提算法可以充分保留源图像中的有效信息,融合结果也符合人的视觉感知;客观指标方面,在TNO数据集上所提算法在信息熵、标准差、视觉信息保真度、互信息和基于小波变换提取局部特征的特征互信息5个指标上均有最优表现,相较于9种对比方法中最优值分别提升了0.54%,4.14%,5.01%,0.55%,0.68%。在RoadScene数据集上所提算法在信息熵、标准差、视觉信息保真度和互信息4个指标上取得了最优值,相较9种对比方法的最优值分别提升了...     

非下采样剪切波变换的医学图像融合

目的 由于单模态医学图像所提供的信息有限,不能反映相关组织所有细节信息,可能会造成临床医学误诊。针对这一问题,提出一种基于非下采样剪切波变换（NSST）的医学图像融合算法,对多模态医学图像进行融合,丰富融合图像信息,提高图像质量,为临床诊断提供依据。方法 首先,将源图像进行NSST变换得到低频子带和若干高频方向子带;其次,根据低频子带图像的特点,提出低频系数与脉冲耦合神经网络PCNN （pulse coupled neural network）相结合的方法;根据高频子带间结构相似度SSIM （structure similarity）不同,分为低相似和高相似子带图像;对低相似子带系数采用视觉敏感度系数VSC （visual sensitivity coefficient）与改进梯度能量相结合的策略;高相似子带系数采用VSC与区域能量相结合的方法;进而,选取结构相似度与边缘信息评价因子Q^ABF（edge based similarity measure）之和作为目标函数,自适应地优化可调参数;最后,经逆NSST变换重构图像。结果 对灰度图像和彩色图像进行实验仿真,并与其他4种融合方法进行比较,在主观视觉效果和客观评价标准,本文方法取得良好的融合效果,其中边缘评价因子和标准差都是最好的,其他指标相对较好;与靳珍怡提出的基于非下采样轮廓波变换的多模态医学图像融合相比,5组实验空间频率分别提高了11.8%、24.7%、83.4%、11.9%、30.3%;边缘评价因子分别提高了6.7%、15%、40%、50%、12%;结构相似度分别提高了0.7%、7.3%、2.4%、-3.6%、2.1%;交叉熵分别降低了16.9%、1.6%、-27.4%、6.1%、0.4%。结论 本文算法有效提高多模态医学图像融合质量,增加不同模态间的互补信息;与现有医学图像融合算法相比,本文算法更加优越。融合图像细节信息更为突出,整体信息更丰富,更符合人眼视觉特性。