[发明专利]一种基于小波变换的多聚焦图像融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像融合处理技术领域，具体是一种基于小波变换的多聚焦图像融合方法。

背景技术

在现实工作和生活中，可以获取图像的传感器多种多样，由于这些传感器的自身特点和工作条件是不同的，它们获取的图像所包含的信息也是不同的。在不同的工作模式下或不同的工作时间，即使是同一传感器获取的图像所包含的信息也是不同的。图像融合就是运用某种方法将这些来自同一场景的但又不完全相同的图像融合为一张图像。这样，融合后的图像可以包含更多的细节信息，从而能更准确、全面、可靠地描述这一场景。

基于小波变换的图像融合过程是先对待融合图像进行二维小波分解，分别得到一个低频子带和三个高频子带，然后运用不同的融合方法对这四个子带信息进行处理，得到融合后的低频和高频子带信息。最后，用二维小波反变换得到融合后的图像，如图1所示，其中，LL是图像经小波分解后的低频子带，LH、HL和HH是图像经小波分解后的三个方向的高频子带。

近年来，在多聚焦图像的融合处理研究中，人们越来越多地应用了小波变换的分析方法。基于小波变换的多聚焦图像融合的实质，是在融合图像中保留下来源图像聚焦区域内的低频和高频信息，但传统的融合方法没有解决这一问题。尤其是在图像的低频子带中，仍然保留了大量的非聚焦区域内的低频信息。这时由于传统的融合方法通常是通过将两幅待融合图像的低频子带系数加权平均来确定融合图像的低频子带系数，孤立地考虑低频子带和高频子带，忽视了低频子带和高频子带所包含的空间位置关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于小波变换的多聚焦图像融合方法，该方法更加注重低频子带与高频子带之间像素点的空间位置关系，根据高频子带的融合结果，确定融合图像的低频子带。

本发明的技术方案为：

一种基于小波变换的多聚焦图像融合方法，包括以下顺序的步骤：

(1)将两幅待融合图像进行小波分解，得到各自的低频子带和三个方向的高频子带，即水平方向的高频子带、垂直方向的高频子带和对角线方向的高频子带；

(2)对两幅待融合图像的三个方向的高频子带进行融合，初步确定融合图像的三个方向的高频子带系数；

(3)根据初步确定的融合图像的三个方向的高频子带系数的来源，最终确定融合图像的低频子带系数和三个方向的高频子带系数；

(4)根据最终确定的融合图像的低频子带系数和三个方向的高频子带系数进行小波反变换，重构得到融合图像。

所述的基于小波变换的多聚焦图像融合方法，所述步骤(2)中，具体选用平均梯度法初步确定融合图像的三个方向的高频子带系数：

a、对于水平方向的高频子带，

其中，D¹(i，j)表示融合图像的水平方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的水平方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的水平方向的高频子带中以位置(i，j)为中心的邻域内的平均梯度；

b、对于垂直方向的高频子带，

其中，D²(i，j)表示融合图像的垂直方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的垂直方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的垂直方向的高频子带中以位置(i，j)为中心的邻域内的平均梯度；

c、对于对角线方向的高频子带，

其中，D³(i，j)表示融合图像的对角线方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的对角线方向的高频子带在位置(i，j)处的系数，分别表示待融合图像a和b的对角线方向的高频子带中以位置(i，j)为中心的邻域内的平均梯度。

所述的基于小波变换的多聚焦图像融合方法，所述步骤(3)具体包括：

如果初步确定的融合图像的三个方向的高频子带在某个相同位置处的系数有两个以上来源于同一幅待融合图像，则保留该幅待融合图像的低频子带和高频子带在该位置处的全部系数作为融合图像的低频子带和高频子带在该位置处的系数。

本发明的有益效果为：

由上述技术方案可知，本发明根据融合图像的三个方向的高频子带在各个相同位置处的系数的来源，确定融合图像的低频子带在对应位置处的系数，充分考虑了低频子带与高频子带所包含的空间位置关系；本发明提出的方法与传统的图像融合方法相比，具有计算所需的时间和空间资源小、图像融合质量高的优点。