基于各向异性热扩散方程的多聚焦图像融合算法

本文根据多聚焦图像的光学成像原理,利用各向异性热扩散方程来估计图像深度信息,并讨论一种基于深度信息提取的多聚焦图像的融合算法.算法首先对两幅多聚焦图像进行光学成像过程的模拟,分别建立正向区域的热扩散方程,通过对热扩散方程的迭代求解估计出图像场景的深度信息.然后对深度信息进行自适应的区域划分,分别得到每幅图像的清晰区域,模糊区域和中间过渡区域.最后通过提取清晰区域的像素点,融合过渡区域的像素点实现多聚焦图像的融合.理论推导和实验验证表明,本方法能够克服常用算法中出现的块效应和人工痕迹,是一种有效的图像融合算法.     

基于多尺度快速清晰度估计的多聚焦图像超分辨融合技术研究

为了提高图像融合清晰度,提出了一种基于多尺度快速清晰度估计的多聚焦图像超分辨率融合技术,利用小波分解算法结合图像清晰度估计算法,实现对多聚焦图像清晰区域的分解、识别和提取,最终得到一幅各个区域都清晰的融合图像。实验结果表明,提出的技术保留了源图像中的几乎全部最清晰区域,融合后的图像清晰度比传统方法有了大幅度的提高,融合结果比较理想。     

基于Q-Shift DT-CWT的多聚焦图像融合研究

提出了一种基于Q-Shift双树复小波变换的多聚焦图像融合算法.根据多聚焦图像的成像特点和变换后的高低频系数相关性,对高频系数采用＂模值绝对值和取大＂和对低频系数采用＂局部区域标准方差取大＂的融合准则,并对高频融合系数进行一致性检测,以实现尽可能直接选择源图像中的清晰区域系数作为融合图像对应位置的系数.实验结果表明,该融合方法获得了很好的融合效果,与小波变换相比,充分显示了近似的平移不变性和良好方向选择性等特性.     

基于离散Walsh-Hadamard变换和引导滤波的多聚焦图像融合

多聚焦图像融合作为一种有效的信息融合方法,在图像处理和计算机视觉领域引起了越来越多的关注.提出了一种基于离散Walsh-Hadamard变换(DWHT)和引导滤波的多聚焦图像融合算法.首先,提出了一种新的聚焦区域检测方法,该方法运用DWHT并计算L1范数得到初始决策图;然后,运用数学形态学方法和引导滤波优化生成最终决策图;最后,由像素加权平均规则和最终决策图得到融合图像.为验证所提算法的有效性,选择3组研究中普遍使用的多聚焦图像进行实验,并将该算法运用于实际应用中采集到的2组多聚焦序列图像,与其余几种算法相比,所提算法在主观定性分析和客观定量评价指标上均表现出明显的优势.实验结果表明,与其他多聚焦图像融合算法相比,所提算法能更有效地从源图像中提取聚焦区域,增强融合图像的细节保留能力和空间连续性.     

椭圆方向窗与新轮廓波应用于多聚焦融合算法研究

针对光学显微镜景深扩展中的多聚焦图像融合问题,提出了一种基于方向特性的新轮廓波域多聚焦图像融合算法。该算法首先对图像进行新轮廓波变换(New Contourlet Transform with Sharp Frequency Localization,NCT-SFL),分解得到不同尺度、不同方向的高低频系数,低频系数融合使用算术平均法,高频系数融合分为两步:先采用改进拉普拉斯能量和(Sum Modified Laplacian,SML) 提取特征值;然后定义新的与方向分解一一对应的椭圆方向窗,在确定的椭圆窗参数下,对提取的特征值进行累加并以此为依据对高频系数进行融合,最后通过反新轮廓波变换得到融合图像。在实验部分用定义的新的客观评价指标互结构信息(Mutual Structural Information,MSI)对融合算法进行了评价,结果表明:对多聚焦图像本文所提方法比新轮廓波域方形窗算法MSI提高了2.94%,比Contourlet域方形窗与椭圆窗算法MSI分别提高了10.44%和8.56%。说明本文方法能提取源图像中更多的清晰信息到融合图像,是一种有效的景深扩展手段。      

基于CRF预分割和NSCT的多聚焦图像融合

针对基于多尺度分解的图像融合算法在提高图像模糊区域质量的同时却降低了清晰区域质量的问题,提出了一种结合CRF预分割与NSCT的多聚焦图像融合算法.该算法首先利用条件随机场概率模型对图像进行预分割,将图像预分割为清晰区域、模糊区域和两者的交界区域;然后对图像进行NSCT分解,低频子带系数采用加稀疏约束的非负矩阵分解算法融合,高频子带系数,在交界区域采用方向特征对比度的方法融合,在非交界区域选取清晰度高的系数融合.最后经NSCT逆变换得到最终的融合图像.该方法的融合效果在提高了图像清晰度的同时又有效保持了图像的边缘信息.     

结合SML与差分图像的多聚焦图像融合算法

针对传统多聚焦图像融合算法中融合边缘出现模糊、伪影等问题，提出了一种结合改进拉普拉斯能量和（SML）与差分图像的多聚焦图像融合算法。首先，为了提取源图像的聚焦特征信息，分别通过SML和滤波差分进行聚焦度量，再采用引导滤波获得更多的细节特征；接着，利用像素最大值规则生成初始融合决策图，再对初始融合决策图进行小区域去除消除因聚焦和散焦区域相似造成的噪点，并对融合决策图进行不一致处理，获得更精确的聚焦区域；最后，由逐像素加权平均规则，得到融合图像。实验结果表明，所提出的算法在主观视觉效果和客观评价指标上均优于对比算法，互信息、特征互信息、图像梯度特征在彩色图像上分别提高了0.17%、0.38%和0.11%，在灰度图像上分别提高了0.7%、0.69%和0.33%，并且平均运行时间少于0.5 s，具有较高的计算效率。此外，该算法能够较好地保留源图像信息的完整性，融合图像边缘清晰、无伪影。     

基于多聚焦红外图像的温度测量及三维重构

由于红外镜头景深小,测量表面超过景深范围的样品不能得到所有位置均清晰聚焦的红外图像。提出了基于多聚焦图像融合的曲面温度测量及被测物体三维重构的方法。该方法采集同一视场不同聚焦深度的红外图像,利用多聚焦图像融合算法,获取所有位置均清晰聚焦的红外图像,即准确的红外信息。再查温度标定表,根据灰度值可得准确的温度值。最后,利用多聚焦图像系列附带的深度信息重构出表面三维高度图。实验表明,应用此方法可以准确测量物体表面温度信息,三维重构图与全聚焦图像形成信息互补。     

基于NSCT-PCNN的多聚焦红外图像融合

由于红外镜头景深的限制,为获得场景中所有区域都聚焦清晰的图像,提出一种在非下采样轮廓波变换(NSCT)域结合改进的脉冲耦合神经网络(PCNN)的多聚焦红外图像的融合算法。首先通过NSCT将图像分解为不同尺度和方向的子带;低频子带图像利用基于一致性验证的特征选择规则进行融合;对于高频子带,采用改进的空域频率激励PCNN模型,选择点火时间最大的系数进行融合;最后通过NSCT反变换得到融合图像。通过多组同一场景不同聚焦位置下的红外图像融合实验,结果分析表明该算法能从源图像中获得更多的信息,更好地保留源图像的边缘信息,融合效果优于相关算法。     

基于熵主成分分析的多聚焦图像融合方法

以多聚焦图像为研究对象,提出一种新的基于多目标优化与熵成分分析的融合方法。源图像经小波分解后分为低频和高频两部分。针对低频信息采用权重系数法融合。将灰色关联分析运用于VEQPSO迭代优化中,用来确定最佳融合系数。源图像分窗体,每个窗体提取特征向量,利用模糊C-均值聚类算法(FCM)在特征空间上分割图像。将窗体进行熵成分变换,构建区域的熵主成分向量,该向量即反映了区域的灰度信息又体现了熵信息。基于熵成分向量设计融合策略更为合理可靠。最后,利用小波逆变换得到融合图像。研究表明,提出的方法具有良好的融合特性。     

一种基于提升小波的快速图像融合算法

提出了一种基于提升小波变换的快速多聚焦图像融合方法。首先利用提升小波算法将原始图像分解为四个子带:LLLHHLHH后将代表三个方向高频细节子带LHHLHH采用提升小波反变换,以获得各方向子带的高频细节图像,采用高斯核权重算法计算所得到的高频细节图像的非均匀加权区域能量,再根据基于能量的图像融合规则得到最终融合图像。对比了几种多聚焦图像融合方案的性能,实验结果表明,在融合效果相当的情况下,文中方法比现有方法在处理速度上有明显的优势。     

基于能量、梯度与方差的多聚焦图像融合

大多数图像融合算法只就图像的某一个特征进行融合,容易造成其他特征信息损失。针对此问题,提出了一种利用哈尔小波变换的特性,考虑多种区域特征进行融合的策略,将图像进行哈尔小波变换后,根据图像的低频部分集中图像大部份能量的特征,采用梯度和能量相结合,根据图像高频部分反映图像细节的特征,采用区域方差与变换系数相结合的方法进行融合,最后经哈尔小波逆变换得到融合结果。通过对多组多聚焦图像进行融合实验,采用均值、方差、熵和平均梯度4种客观评价指标来评价融合图像效果,结果表明该方法能很好地保留图像信息,融合效果好。     

一种遗传搜索块寻优的不同聚焦点图像融合算法

该文提出一种将遗传搜索策略应用于多聚焦图像融合子块寻优的算法,对同一场景两幅严格配准的多聚焦图像的清晰恢复进行了深入研究。该方法把图像子块大小作为遗传染色体,经过杂交、变异等操作,以便得到全局意义上的最优解。利用3种评价参量,即均方根误差、熵和互信息进行不同图像融合方法的分析及效果评价,文中讨论了两种情形,并通过大量的图像实验表明:当聚焦目标无交叉模糊区域时,该方法能实现多聚焦图像对参考源图像的重构或优化融合效果;当聚焦目标有交叉模糊区域时,该方法也取得了很好的效果,超过Laplacian算法和小波变换法。     

基于小波分解的多聚焦图像融合研究

研究基于小波分解的多聚焦图像融合算法,对源图像进行小波分解,采用不同融合规则构造融合图像的小波系数,最后逆小波变换重构融合图像,比较各种融合规则的特点,最后通过均方根误差,峰值信噪比、熵、互信息熵这些评价函数进行定量分析,结果表明,对于低频部分采用加权方法较好,对于高频部分采用方差对比法或能量对比法对高频部分的细节信息融洽效果较好。     

基于边缘检测的多聚焦彩色图像融合算法

针对左聚焦和右聚焦彩色图像的融合问题,设计了一种基于边缘检测的彩色图像融合算法。首先将彩色图像转换为NTSC图像,再利用Canny方法检测出亮度信息图像的最优边缘,然后对亮度信息图像的边缘部分采用平均法进行融合,其余部分采用相关系数的权值法进行融合,最后将融合之后的饱和度图像、亮度图像和色调图像转换为彩色图像。从融合效果来看,文中算法能够将两幅左右聚焦的彩色图像融合成一幅信息量饱满且清晰的单一聚焦彩色图像。实验结果和信息熵客观评价结论表明,该彩色融合算法能够将信息熵提高2.13%～2.51%。     

基于IMOPSO算法的多目标多聚焦图像融合

目前的多聚焦图像融合方法对于融合模型的建立主要依赖于经验,其参数配置存在主观性.提出了一种基于IMOPSO算法的多目标多聚焦图像融合方法,简化了多聚焦图像融合模型,克服了参数配置对经验的依赖性.首先给出了多聚焦图像融合有效的评价指标,然后构造了统一的小波域多聚焦图像融合模型,最后以模型参数作为决策变量,采用IMOPSO算法进行多目标优化搜索.IMOPSO算法不但引入变异算子以避免早熟,而且引入拥挤算子,使Pareto优解尽可能均匀分布于Pareto前端,并采用一种新的自适应惯性权重提高寻优能力.实验结果表明,IMOPSO算法具有更快的收敛速度和更好的寻优能力,同时基于该算法的融合方法也实现了Pareto最优多聚焦图像融合.     

一种改进的基于Ripplet变换的多聚焦图像融合方法

针对多聚焦图像在融合时容易产生边缘模糊现象 并损失清晰区域对比度的缺点,基于能有效描述图像边 缘的Ripplet变换(RT),提出一种改进的多聚焦图像融合方法。首先,通过离散RT(type-I) 获 得分解后的高频和低频 子带系数,对于低频子带系数,采用非下采样轮廓波变换(NSCT)进行3层系数融合,而对于 高频子带系数,采用正交匹配 追踪(OMP)算法求解其对应过完备字典的稀疏表示系数;然后通过系数向量的活跃度规则进 行系数融合,并构造其对应的系 数矩阵;最后通过反RT得到最终的融合图像。实验结果表明,本文算法能很好 保持多聚焦图像的边缘轮廓 和清晰部分的对比度,并且在客观评价上,本文算法在互信息、边缘保持度等指标上均具有 一定的优势。     

基于热辐射信息保留的图像融合算法

针对现有的红外与可见光图像融合算法无法很好地保留红外图像热辐射信息这一问题,提出了一种基于热辐射信息保留的图像融合算法。通过NSCT（non-subsampled contourlet transform）变换对红外与可见光图像进行多尺度分解,得到各自的高频子带和低频子带,可见光低频子带部分经拉普拉斯算子提取特征后与红外低频子带部分叠加得到融合图像的低频系数,高频部分使用基于点锐度和细节增强的融合规则进行融合以得到高频系数,最后通过逆NSCT变换重构得到融合图像。实验表明,相较于其它图像融合算法,所提算法能在保留红外图像热辐射信息的同时,保有较好的清晰细节表现能力,并在多项客观评价指标上优于其它算法,具有更好的视觉效果,且在伪彩色变换后有良好的视觉体验,验证了所提算法的有效性和可行性。     

基于重叠区图像处理的自动调焦系统设计

在航空遥感领域中,自动调焦技术是获取高质量图像的关键技术之一,且在一定范围内得到了应用,但其实时性能较差。为解决调焦耗时长的问题,提出以连续三帧重叠区域图像为指导的自动调焦算法。简述了由电荷耦合器件(CCD)相机、调焦机构和调焦电路板等组成的自动调焦系统;自动调焦控制算法对快速提取重叠区域和帧差值相似判定法进行了综合,针对重叠图像利用聚焦评价函数实现了由大步长快速粗调到小步长精确细调,从而不断逼近正焦位置;利用聚焦函数的聚焦值给出自动调焦系统的软件设计流程;试飞试验表明上述算法在满足自动调焦基础上能够获取清晰图像,同时大大降低图像的分析量,提高系统响应速度。     

基于边缘增强引导滤波的光场全聚焦图像融合

受光场相机微透镜几何标定精度的影响,4D光场在角度方向上的解码误差会造成积分后的重聚焦图像边缘信息损失,从而降低全聚焦图像融合的精度。该文提出一种基于边缘增强引导滤波的光场全聚焦图像融合算法,通过对光场数字重聚焦得到的多幅重聚焦图像进行多尺度分解、特征层决策图引导滤波优化来获得最终全聚焦图像。与传统融合算法相比,该方法对4D光场标定误差带来的边缘信息损失进行了补偿,在重聚焦图像多尺度分解过程中增加了边缘层的提取来实现图像高频信息增强,并建立多尺度图像评价模型实现边缘层引导滤波参数优化,可获得更高质量的光场全聚焦图像。实验结果表明,在不明显降低融合图像与原始图像相似性的前提下,该方法可有效提高全聚焦图像的边缘强度和感知清晰度。