基于平移不变剪切波变换域图像融合算法

针对传统基于多尺度变换的图像融合方法存在的缺点,提出了一种基于平移不变剪切波变换域的自适应图像融合新方法.首先,使用平移不变剪切波变换对源图像进行分解,得到低频子带及方向带通子带系数.然后,对于低频子带系数采用梯度域奇异值分解方法估计图像的局部结构信息,提出了基于提取的特征与S函数的可变加权融合策略;对于各方向带通子带系数,提出了一种基于改进的拉普拉斯能量和匹配的“加权平均”和选择相结合的系数选择策略.最后,对得到的融合系数进行逆变换得到融合图像.通过实验可以发现相比于传统的图像融合方法,本文方法得到了更高的客观指标,融合图像视觉效果更好.     

基于改进对比度的有限离散剪切波图像融合

为了提高多聚焦图像的融合精度,结合有限离散剪切波变换(FDST)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与改进对比度相结合的图像融合新算法。对经过严格配准后的多聚焦图像进行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;对低频子带系数采用区域平均能量匹配度自适应融合算法,高频子带系数的选取则根据低频与高频系数关联得到的对比度进行融合;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。通过仿真实验,算法在主观视觉效果上有着明显的优越性。在不同融合算法比较的融合结果中,熵值、互信息量和边缘相似度分别平均提高了1.4%、34.6%和8.0%,各项客观评价指标优于其他算法。     

基于稀疏特征的红外与可见光图像融合

针对传统的红外与可见光图像融合算法提取目标信息不突出的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换和稀疏结构特征的融合方法.首先用非下采样剪切波变换分解源图像;然后通过主成分分析提取低频子带系数中边缘和轮廓等显著特征,引导低频成分融合规则的设计,同时基于结构信息的稀疏性指导融合高频子带系数;最后经过非下采样剪切波变换逆变换得到融合后的图像.实验结果表明,该方法在保留可见光图像背景信息的基础上,突显了红外图像的结构信息,有效提高了融合效果.     

基于非抽样剪切波的加权区域图像融合

以提升遥感图像和多聚焦图像的融合精度为目的,结合非下采样剪切波变换（NSST）可以捕捉图像的细节特征,提出了一种NSST和加权区域特性的图像融合方法。利用非下采样剪切波变换对源图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带和高频子带,低频子带系数采用改进梯度投影的非负矩阵分解（NMF）,高频子带系数采用加权区域能量和区域方差相结合的融合策略,然后应用非下采样剪切波的逆变换得到融合的图像。实验结果表明:该方法从主观视觉方面很好地保留了多幅图像的有用信息,给出该方法与其他融合算法在客观评价指标应用信息熵EN、互信息MI和加权边缘信息量QAB/F的比较结果 。     

基于剪切波变换和邻域结构特征的红外与可见光图像融合

针对传统融合方法融合后目标轮廓模糊和细节不突出等问题,提出一种在剪切波框架下基于邻域结构特征的红外与可见光图像融合算法。通过剪切波变换对源图像进行分解得到与源图像同尺寸的高频和低频子带系数;为防止融合后图像边缘模糊,对低频子带系数采用几何距离与能量距离加权的融合规则,对高频子带系数采用灰度差异与梯度距离加权的融合规则来更好地保留源图像的细节信息;经剪切波逆变换得到融合后图像。结果表明,本文算法能有效地提取红外目标信息和保持可见光图像信息;在保留图像轮廓信息的基础上,凸显目标信息,有效地改善图像融合效果。     

一种基于对比度增强和柯西模糊函数的红外与弱可见光图像融合算法

由于可见光图像在低光照环境下其可视性较差,为了提高红外与弱可见光图像融合的效果,提出了一种基于对比度增强和柯西模糊函数的图像融合算法.首先用改进的引导滤波自适应增强提高弱可见光图像暗区域的可视性;其次,利用非下采样剪切波变换将红外和增强后的弱可见光图像分解,得到相应的低频和高频子带;再后,分别用直觉模糊集构建柯西隶属函数和自适应双通道脉冲发放皮层模型对低频、高频子带进行融合;最后,使用非下采样剪切波变换对融合得到的高低频子带进行逆变换重构得到融合图像.实验结果表明,与其它融合算法相比,该算法有效地增强了弱可见光图像的暗区域,保留了更多的背景信息,从而提高了融合图像的对比度和清晰度.     

有限离散剪切波域的红外可见光图像融合

针对目前图像融合过程中的不足之处,结合有限离散剪切波具有高的方向敏感性和抛物尺度化特性,提出了一种有限离散剪切波变换下的图像融合算法。首先对严格配准的多传感器图像进行有限离散剪切波变换,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全局特征值和像素点之间的差异性与区域空间频率匹配度相结合的融合算法,高频方向子带系数采用方向权重对比度与相对区域平均梯度和相对区域方差相结合的方案;最后通过有限离散剪切波逆变换得到融合图像。实验结果表明,与其他的融合算法相比较,本文算法不但有良好的主观视觉效果,而且3幅图像的客观评价指标分别平均提高了0.9%、3.8%、3.1%,2.6%、3.8%、2.9%和1.5%、125%、59%,充分说明了本文融合算法的优越性。     

基于最小Hausdorff距离和NSST的遥感图像融合

为了最大限度地保留多光谱图像的光谱特性和全色图像的空间细节,提出基于最小Hausdorff距离和非下采样剪切波变换(NSST)的遥感图像融合方法.首先,将原多光谱图像进行主成分分析(PCA)获得其第一主分量,选择NSST对第一主分量和全色图像分别进行分解,得到相应的低频子带系数和高频子带系数.其次,对低频子带系数采用基于稀疏表示的融合策略,稀疏系数与区域空间频率相结合,根据区域空间频率选择权值,对稀疏系数进行加权;对于高频子带系数充分考虑其邻域系数相关性,提出采用最小Hausdorff距离表征相应区域相关性,根据相关性不同采用不同的融合策略.最后,对融合系数进行NSST逆变换得到融合后的第一主分量,再将新的第一主分量与其他高阶主分量进行PCA逆变换得到融合图像.选择三组QuickBird卫星图像和一组SPOT卫星图像进行测试,与传统的融合策略算法相比,本文方法获得的融合结果客观评价指标更优,且主观视觉效果更好.     

基于改进的剪切波变换和引导滤波的红外弱小目标背景抑制方法

由于传统的背景抑制方法没有充分利用信号的方向信息,使其不能有效区分背景边缘和红外弱小目标,从而造成背景抑制结果中有较多的背景泄露.针对上述问题,本文利用改进的剪切波变换和引导滤波,提出了一种新的背景抑制方法.首先,采用改进的剪切波变换对红外弱小目标图像进行多尺度和多方向分解,将图像分解得到不同的高频子带系数和低频子带系数;其次,利用目标信号与边缘在方向上的差异,采用自适应引导滤波对高频子带系数进行处理;再次,对分解后的低频子带系数和处理后的高频子带系数进行改进的剪切波逆变换,得到预测的背景图像;最后,将原图像与背景预测图像相减获得背景抑制且目标增强的红外图像.为了验证本文方法的有效性,采用多组实验对其进行验证,并与经典的Max-Median、TDLMS和Top-hat等方法作比较.多组实验结果均表明本文方法在主观视觉和客观评价指标方面均优于其它三种经典方法,可有效提高红外搜索跟踪系统对红外弱小目标的探测概率.     

一种基于方向窗特性的Contourlet域的多聚焦图像融合算法

针对同一场景多聚焦图像的融合问题,提出了一种基于方向区域特性的Contourlet域多聚焦图像融合算法.该算法对图像进行Contourlet变换,分解为不同尺度、不同方向的高低频子带;低频和高频子带分别采用方向区域的方差匹配度和能量作为融合规则;最后通过反变换得到融合图像.结果表明,所提出的方向区域方法能够更好地体现二维图像中的曲线或直线状边缘特征,是一种有效可行的图像融合算法.     

A novel image fusion algorithm based on nonsubsampled shearlet transform

To overcome the shortcoming of traditional image fusion method based on multi-scale transform, a novel adaptive image fusion algorithm based on nonsubsampled shearlet transform (NSST) is proposed. Firstly, the NSST is utilized to decompose the source images on various scales and in different directions, and the low frequency sub-band and bandpass sub-band coefficients are obtained. Secondly, for the low frequency sub-band coefficients, the singular value decomposition method in the gradient domain is used to estimate the local structure information of image, and an adaptive ‘weighted averaging’ fusion rule based on the sigmoid function and the extracted features is presented. To improve the quality of fused image, a novel sum-modified-Laplacian (NSML), which can extract more useful information from source images, is employed as the measurement to select bandpass sub-band coefficients. Finally, the fused image is obtained by performing the inverse NSST on the combined coefficients. The proposed fusion method is verified on several sets of multi-source images, and the experimental results show that the proposed approach can significantly outperform the conventional image fusion methods in terms of both objective evaluation criteria and visual quality.     

Technique for gray-scale visual light and infrared image fusion based on non-subsampled shearlet transform

A novel image fusion technique based on NSST (non-subsampled shearlet transform) is presented, aiming at resolving the fusion problem of spatially gray-scale visual light and infrared images. NSST, as a new member of MGA (multi-scale geometric analysis) tools, possesses not only flexible direction features and optimal shift-invariance, but much better fusion performance and lower computational costs compared with several current popular MGA tools such as NSCT (non-subsampled contourlet transform). We specifically propose new rules for the fusion of low and high frequency sub-band coefficients of source images in the second step of the NSST-based image fusion algorithm. First, the source images are decomposed into different scales and directions using NSST. Then, the model of region average energy (RAE) is proposed and adopted to fuse the low frequency sub-band coefficients of the gray-scale visual light and infrared images. Third, the model of local directional contrast (LDC) is given and utilized to fuse the corresponding high frequency sub-band coefficients. Finally, the final fused image is obtained by using inverse NSST to all fused sub-images. In order to verify the effectiveness of the proposed technique, several current popular ones are compared over three different publicly available image sets using four evaluation metrics, and the experimental results demonstrate that the proposed technique performs better in both subjective and objective qualities.     

Image fusion scheme using a novel dual-channel PCNN in lifting stationary wavelet domain

This paper presents a new multi-source image fusion scheme based on lifting stationary wavelet transform (LSWT) and a novel dual-channel pulse-coupled neural network (PCNN). By using LSWT, we can calculate a flexible multiscale and shift-invariant representation of registered images. After decomposing the original images using LSWT, a new dual-channel pulse coupled neural network, which can overcome some shortcomings of original PCNN for image fusion and putout the fusion image directly, is proposed and used for the fusion of sub-band coefficients of LSWT. In this fusion scheme, a new sum-modified-laplacian(NSML) of the low frequency sub-band image, which represent the edge-feature of the low frequency sub-band image in SLWT domain, is presented and input to motivate the dual-channel PCNN. For the fusion of high frequency sub-band coefficients, a novel local neighborhood modified-laplacian (LNML) measurement is developed and used as external stimulus to motivate the dual-channel PCNN. This fusion scheme is verified on several sets of multi-source images, and the experiments show that the algorithms proposed in the paper can significantly improve image fusion performance, compared with the fusion algorithms such as traditional wavelet, LSWT, and LSWT-PCNN in terms of objective criteria and visual appearance.     

基于区域分维和非采样Contourlet变换的图像融合算法

针对源图像有用信息的提取,提出了基于区域分维和非下采样Contourlet变换相结合的红外与可见光图像融合算法.将图像的区域属性、区域大小、边缘强度以及纹理显著程度等特点用图像不同尺度上的区域分维进行描述,对于非下采样Contourlet变换低频系数,根据源图像不同尺度上的区域分维进行基于系数选择的融合.针对带通子带系数设计了系数局部匹配度算子,依据匹配度不同采用加权和系数选取相结合的融合规则.与其他常规融合方法进行比较,该算法可有效实现红外与可见光图像的融合.     

一种基于非下采样Contourlet变换多聚焦图像融合算法

针对现有小波类图像融合算法的不足,提出了一种基于非下采样Contourlet变换多聚焦图像融合算法,并在Contourlet域中引入了局部区域可见度以及局部方向能量的概念.针对低频子带系数和各带通方向子带系数分别提出了基于局部区域可见度以及基于局部方向能量的系数选择方案.通过对多聚焦图像融合的仿真实验,表明该算法相对于传统的基于离散小波变换和离散小波框架变换融合算法能够有效减少有用信息的丢失以及虚假信息的引入,同时能够从源图像中提取更多的有用信息并注入到融合图像中, 得到更好视觉效果和更优量化指标的融合图像.     

基于非采样Contourlet变换的遥感图像融合算法

为了使融合后的多光谱图像在尽可能保持原始多光谱图像光谱特性的同时,显著提高空间分辨力,提出了一种基于非采样Contourlet变换(NSCT)的遥感图像融合算法。算法首先对全色波段图像进行非采样Contourlet变换,得到全色波段图像的低频子带系数和各带通方向子带系数;然后针对多光谱图像的每一个波段,将其进行双线性插值后作为融合后多光谱图像的低频子带系数,对全色波段图像的各带通方向子带系数采用基于成像系统物理特性的注入模型(调整系数)进行局部调整后,作为融合后多光谱图像的各带通方向子带系数,从而得到融合后多光谱图像的非采样Contourlet变换系数;最后再经非采样Contourlet逆变换得到该波段具有高空间分辨力的多光谱图像。采用IKONOS卫星遥感图像进行了仿真实验,实验结果表明,该算法在光谱保留和空间质量提高方面优于其它传统的遥感图像融合算法。     

Image fusion based on nonsubsampled contourlet transform for infrared and visible light image

In this paper, a new method based on nonsubsampled contourlet transform (NSCT) is proposed to fuse the infrared image and the visible light image, which will produce a new fused image by which the target can be identified more easily. Firstly, two original images were decomposed into low frequency subband coefficients and the bandpass direction subband coefficients by using NSCT. Secondly, the selection of the low frequency subband coefficient and the bandpass direction subband coefficient is discussed in detail. The low frequency subband coefficients are selected based on the regional visual characteristics. For the selection of bandpass direction subband coefficients, this paper proposes a minimum regional cross-gradient method, and the cross-gradient is gained by calculating the gradient between the pixel of bandpass subbands and the adjacent pixel in the fused image of the low-frequency components. Comparison experiments have been performed on different image sets, and experimental results demonstrate that the proposed method performs better in both subjective and objective qualities.     

改进的曲波变换图像融合方法

考虑将曲波变换引入图像融合能够更好地提取原始图像,对一种新的图像融合方法—曲波变换图像融合法进行了研究。将图像序列进行曲波变换后,通过对所有图像的高频进行逆变换及域值处理来获得区域图。根据区域图中高频区域的边界点在每张图层上的活跃度不同求得区域边界的图层分布,利用插值获得高频区域的区域分布图。通过高频区域的膨胀求得整幅图的区域分布图,然后在曲波变换的变换域,利用区域分布图对多尺度的高频系数采用高斯加权求和;对低频系数采用取平均值的规则完成图像的融合。进行了图像融合实验,实验结果表明,与传统的小波变换及基于像素的曲波变换相比,提出的方法获得的融合图像边缘更清晰,更接近参考图像。