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1、关于图像融合技术第1页，讲稿共29张，创作于星期日第第8章章 图像融合技术图像融合技术图像融合是指将一个或一个以上的传感器在同一时间或不同时间获取的关于某个具图像融合是指将一个或一个以上的传感器在同一时间或不同时间获取的关于某个具体场景的图像或者图像序列信息加以综合，通过对多幅图像信息的提取与综合生成体场景的图像或者图像序列信息加以综合，通过对多幅图像信息的提取与综合生成一个新的图像，该图像包含了从多个传感器获得的信息。图像融合可以一个新的图像，该图像包含了从多个传感器获得的信息。图像融合可以减少图像减少图像信息的不确定性信息的不确定性，获得对同一场景，获得对同一场景/目标的更为准确、全面、可
2、靠的图像描述，目标的更为准确、全面、可靠的图像描述，进而实现图像增强、特征提取、去噪、目标识别与跟踪、三维重构等作用。应用于进而实现图像增强、特征提取、去噪、目标识别与跟踪、三维重构等作用。应用于军事、医学成像、遥感、计算机视觉、气象预报、军事目标探测与识别军事、医学成像、遥感、计算机视觉、气象预报、军事目标探测与识别等方等方面。面。第2页，讲稿共29张，创作于星期日8.1 图像融合分类图像融合分类第3页，讲稿共29张，创作于星期日 8.2 图像融合算法图像融合算法-像素级融合像素级融合随着图像融合技术的发展，相继出现了许多不同的图像融合方法。这随着图像融合技术的发展，相继出现了许多不同的图像
3、融合方法。这些方法注重图像不同方面的信息，例如一般的些方法注重图像不同方面的信息，例如一般的基本融合方法基本融合方法直接在直接在空间域空间域对图像进行融合，注重的是直观的灰度或彩色信息，而像对图像进行融合，注重的是直观的灰度或彩色信息，而像Laplacian金字塔融合方法与小波融合方法金字塔融合方法与小波融合方法注重的是注重的是图像频域信息图像频域信息。第4页，讲稿共29张，创作于星期日 8.2.1 基本图像融合算法基本图像融合算法n线性加权法线性加权法n相关系数加权法相关系数加权法第5页，讲稿共29张，创作于星期日 8.2.1 基本图像融合算法基本图像融合算法n图像代数法图像代数法n主成分分
4、析法（主成分分析法（PCA）第6页，讲稿共29张，创作于星期日 8.2.1 基本图像融合算法基本图像融合算法nHIS变换法变换法HIS变换适合于分辨率不同的两个图像间的融合，两个图像间的分辨率差异变换适合于分辨率不同的两个图像间的融合，两个图像间的分辨率差异为为23倍时得到的融合图像的效果最佳，若相差太大，则应将高分倍时得到的融合图像的效果最佳，若相差太大，则应将高分辨率图像的分辨率通过插值方法降低。参与融合的图像若一个为辨率图像的分辨率通过插值方法降低。参与融合的图像若一个为多光谱、低分辨率图像，另一个为高分辨率图像，两者的融合可多光谱、低分辨率图像，另一个为高分辨率图像，两者的融合可以兼取
5、前者的多光谱和后者的高分辨率的优点，使融合图像成为以兼取前者的多光谱和后者的高分辨率的优点，使融合图像成为一幅一幅多光谱、高分辨率多光谱、高分辨率的图像。的图像。HIS变换的本质是原图像与替代图变换的本质是原图像与替代图像的波段的加权结合。像的波段的加权结合。先将待融合的多幅图像作先将待融合的多幅图像作RGB-HIS变换，然后对变换后的变换，然后对变换后的HIS进行平均进行平均加权，最后再进行加权，最后再进行HIS-RGB变换，得到融合图像。变换，得到融合图像。第7页，讲稿共29张，创作于星期日基于小波分解的图像融合方法原理图基于小波分解的图像融合方法原理图 8.2.3 小波变换图像融合算法小
6、波变换图像融合算法第8页，讲稿共29张，创作于星期日 对于图像处理，需要将连续小波变换与逆变换离散化，对于图像处理，需要将连续小波变换与逆变换离散化，在此给出经典在此给出经典Mallat算法的离散形式算法的离散形式 8.2.3 小波变换图像融合算法小波变换图像融合算法第9页，讲稿共29张，创作于星期日 图像融合图像融合 图像重构图像重构 8.2.3 小波变换图像融合算法小波变换图像融合算法第10页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3 图像融合的评价标准图像融合的评价标准n主观评价法（目视评价方法）主观评价法（目视评价方法）n客观评价法客观评价法第11页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3.1
7、主观评价标准主观评价标准分数质量尺度妨碍尺度5分非常好丝毫看不出图像质量变坏4分好能看出图像变坏，但并不妨碍观看3分一般清楚的看出图像质量变坏，对观看稍有妨碍2分差对观看有妨碍1分非常差非常严重妨碍观看主观评价尺度评分表主观评价尺度评分表 第12页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3.2 客观评价标准客观评价标准n基于信息量的评价基于信息量的评价信息熵信息熵交叉熵交叉熵互信息互信息第13页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3.2 客观评价标准客观评价标准n基于统计特性的评价基于统计特性的评价均值均值标准差标准差均方根误差均方根误差第14页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3.2 客观评价标准客
8、观评价标准平均梯度平均梯度空间频率空间频率其中其中第15页，讲稿共29张，创作于星期日 8.3.2 客观评价标准客观评价标准n基于信噪比的评价基于信噪比的评价信噪比信噪比 峰值信噪比峰值信噪比 第16页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4 图像融合应用图像融合应用 本节对主要的融合算法在本节对主要的融合算法在XAVIS系统中进行了实现，包括基本系统中进行了实现，包括基本图像融合算法、金字塔融合算法和小波融合算法等，实现图像融合算法、金字塔融合算法和小波融合算法等，实现多光照、多聚焦、异质图像融合应用。多光照、多聚焦、异质图像融合应用。第17页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.1 多光照图像
9、融合多光照图像融合 待融合图像待融合图像A 待融合图像待融合图像B 标准参考图像标准参考图像 线性加权线性加权 相关系数加权相关系数加权 图像代数算法图像代数算法第18页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.1 多光照图像融合多光照图像融合 方法熵交叉熵空间频率平均误差处理时间线性加权法（阈值=7、20）4.460.7827.0818.9235ms相关系数加权法（阈值=30）4.280.7227.0210.6375ms图像代数算法（阈值=80）4.440.1727.265.34281ms多光照图像融合方法的评价多光照图像融合方法的评价第19页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.1 多光照图像
10、融合多光照图像融合 Readimage(21.bmp,image);showimage(image);sleep(1000);Readimage(22.bmp,image1);showimage(image1);sleep(1000);TimerBegin(cccc);FixelFusionAver(image,image1,image2,7,20);/线性加权线性加权TimerEnd(cccc,dddd);showimage(image2);在在XAVIS代码区中编写线性融合代码：代码区中编写线性融合代码：第20页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.1 多光照图像融合多光照图像融合 方法方
11、法1（YUV）方法方法2（RGB）方法方法3（HIS）方法熵交叉熵空间频率平均误差处理时间14.001.0327.127.501110ms24.100.73927.126.532531ms34.140.45927.006.021203ms各种小波融合方法的评价（不同光照）各种小波融合方法的评价（不同光照）第21页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.1 多光照图像融合多光照图像融合 Readimage(21.bmp,image);showimage(image);sleep(1000);Readimage(22.bmp,image1);showimage(image1);sleep(1000)
12、;TimerBegin(cccc);FixelFusionHisWvlts(image,image1,image2);/小波融合（小波融合（HIS法）法）TimerEnd(cccc,dddd);showimage(image2);在在XAVIS代码区中编写代码区中编写HIS的小波融合算法代码：的小波融合算法代码：第22页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.2 多聚焦图像融合多聚焦图像融合 多聚焦待融合图像多聚焦待融合图像A 多聚焦待融合图像多聚焦待融合图像B 方法方法1（YUV）方法方法2（HIS）第23页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.2 多聚焦图像融合多聚焦图像融合 方法熵交叉熵空
13、间频率平均误差处理时间14.910.05522.683.581875ms24.900.10822.633.912009ms两种小波融合方法的评价（多聚焦）两种小波融合方法的评价（多聚焦）Readimage(21.bmp,image);showimage(image);Readimage(22.bmp,image1);showimage(image1);TimerBegin(cccc);FixelFusionHisWvlts(image,image1,image2);/小波融合算法（小波融合算法（YUV）TimerEnd(cccc,dddd);showimage(image2);第24页，讲稿共
14、29张，创作于星期日 8.4.3 异质图像融合异质图像融合 n异质图像异质图像 异质图像是指两幅图像的光谱特性不同，如异质图像是指两幅图像的光谱特性不同，如红外和可见光图像，此外还包括可见光和毫米波红外和可见光图像，此外还包括可见光和毫米波图像、医学的图像、医学的CT和和NMR图像、图像、IR和和TV图像图像等等。等等。异质图像融合是基于多传感器的，主要指基于不同电磁波波段的不同类型传感器。异质图像融合是基于多传感器的，主要指基于不同电磁波波段的不同类型传感器。因此在学习异质图像融合之前，了解电磁波的频谱特性是十分必要的。光是电磁因此在学习异质图像融合之前，了解电磁波的频谱特性是十分必要的。光
15、是电磁波能量的一种形式，下图为电磁波谱。它表明可见光辐射仅占其中很小的一部分。波能量的一种形式，下图为电磁波谱。它表明可见光辐射仅占其中很小的一部分。第25页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.3 异质图像融合异质图像融合 n异质图像融合方法及特点异质图像融合方法及特点1）提高信息的可信度）提高信息的可信度2）增加目标特征矢量的维数）增加目标特征矢量的维数3）提高获得信息的效率）提高获得信息的效率4）提高了系统的容错能力）提高了系统的容错能力第26页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.3 异质图像融合异质图像融合 n异质图像融合应用异质图像融合应用1）医学图像融合应用）医学图像融合应用 CT图像图像 NMR图像图像 PCA算法融合算法融合 YUV法小波融合法小波融合第27页，讲稿共29张，创作于星期日 8.4.3 异质图像融合异质图像融合 2）IR和和TV图像融合图像融合 IR图像图像 TV图像图像 Laplacian算法融合算法融合 小波变换融合小波变换融合 算法熵交叉熵互信息Laplacian算法7.12091.70812.3137小波变换7.58321.72171.8783第28页，讲稿共29张，创作于星期日2023/4/11感谢大家观看第29页，讲稿共29张，创作于星期日