[发明专利]基于边缘特征的图像自动配准及快速超分辨率融合方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及图像处理理论，实现了一种基于边缘特征的图像自动配准及快 速超分辨率融合方法。

二、背景技术

在视频监控、资源勘查、工件表面品质在线检测和军事侦察等应用中，高 分辨率图像往往可以提供所需要的重要细节信息。为了获得高分辨率的图像， 人们首先想到是提高硬件设备的性能，但是为此会加大制造成本，且现有的制 造业技术基本已经可以做到发挥现有材料的最大物理特性，分辨率提高的尺度 也非常有限。综上所述采用提高硬件性能来获得高分辨率图像的方法不能满足 未来发展的需要。

目前，一种采用信号处理技术来获得高分辨率的图像的方法已经成为这个 领域研究的热点。这类方法主要思想是利用原有成像设备采用信号处理技术对 采集到的低分辨率图像进行软件处理得到分辨率更高的图像。

现有采用软件算法获得高分辨率图像的方法都是依靠高性能通用PC机通 过添加一定的处理程序来完成图像的配准和重建操作。由于在图像重建中，参 与运算的不只是一幅图像，而且重建算法的计算量非常大，因此，快速、实时 性成为一个亟待解决的问题。

与目前常用的分辨率提高方法不同，本发明采用快速线性IHS变换节和模 糊积分相结合来实现图像的快速、实时超分辨率重建，而且本发明的融合方法 不同与其他融合方法，可以很方便地调节模糊密度来调控融合图像的光谱特性 和空间细节特性。另外本发明采用了快速线性IHS融合方法可以加快图像融合 的速度。在重建预处理阶段，发明了一种高性能的小波结合最小二乘相结合的 自动配准，使得图像配准的精度大为提高。重构算法可以较好的满足实时性要 求较高的场合(如工件表面品质检测)，便于在成本低的嵌入式平台上实现本方 法。

申请人2001年主持和承担的“综合监视监控技术与系统集成理论研究及其 应用”获江苏省科技进步二等奖；2005年主持和承担的“计算智能与图像信 息处理研究及其应用系统”获中国电子学会电子信息科学技术三等奖；出版专 著2部，2001年《数字图像的智能信息处理》由国防工业出版社出版，独著； 2004《多媒体监视监控技术与系统》由国防工业出版社出版；2006年《信息与 系统集成技术与应用》由科学出版社出版，通过多年的研究和实践，申请人熟 悉和掌握数字图像智能处理和监视监控领域的研究难点和重点。

申请人结合博士研究生的培养，特别注重理论与方法的研究工作。近年来 进行了基于3S(GPS、GIS、RS)技术的多源、多尺度信息融合理论、方法，拓 展信息处理的应用领域。取得的主要成果有″综合监视监控技术与系统集成研究 及其应用″，2001获江苏省科技进步二等奖，国家发明专利：多源监测数据信 息融合处理方法。开展了″“工业噪声背景下的监控图像预处理技术”、″极低码 率下工业视频图像压缩编码技术″、″多媒体监视监控及数字视频系统集成技术″ 等研究，提出了十多种图象处理的智能新方法，有些已在实际中得到应用。2001 年″计算智能与图像信息处理研究及其应用系统″项目通过江苏省科技厅鉴定。 申请人提出了基于模糊积分的多源、多尺度遥感图像的超分辨率融合处理算法、 基于PCA结合小波变换的多源、多尺度遥感图像的超分辨率融合处理、自适应 模糊密度赋值的小波变换遥感图像融合算法和改进的基于小波变换的遥感图像 融合方法。上述研究分别是国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、国家863 项目的资助下进行的，出版专著“数字图像的智能信息处理”，有的成果发表在 国内外学术刊物上，部分成果应用于一些横向课题中。

三、发明内容

本发明通过提出了一种基于边缘特征的图像自动配准及快速超分辨率融合 方法。该方法克服了以往图像融合中执行速度慢、算法的复杂度高等缺点。根 据图像信息特点以及应用特点，本发明提出了实现一路低分辨率多光谱彩色图 像和一路高分辨率灰度图像通过自动配准及快速超分辨率融合方法，得到高分 辨率彩色图像。

本发明的技术思路特征为：

记低分辨率彩色图像为M，其有3个波段，分别为M₁，M₂，M₃，记高分 辨率灰度图像为P。采用超分辨率融合算法，组合M的光谱信息和P的空间细 节信息，可以获取超分辨率的彩色图像F。具体的算法可以分为三个部分：

1.图像的配准