一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，包括：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值，利用多项式拟合公式，得到信号基波、谐波和间谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式；根据通用幅值、相位和频率插值修正公式计算被测图像信号；进而计算融合效率。本发明专利技术具有单峰插值修正算法，利用Kaiser窗函数形状参数的灵活性，实现动态信号的高精度谐波参量的插值修正，具有较高的图像融合度。

An image fusion method based on Kaiser window FFT single peak interpolation correction

The invention discloses an image fusion method based on the Kaiser window FFT single peak interpolation correction, including: Based on the Kaiser window FFT single peak interpolation correction formula, the frequency shift of FFT and the spectrum of the window function Kaiser at the left and right sides of the fundamental, harmonic and interharmonics peak frequency points, the amplitude of the maximum spectral line and the secondary maximum spectrum on the right and the right side, using the polynomial. The general amplitude, phase and frequency interpolation formula of signal base wave, harmonic and interharmonics are obtained by fitting formula, and the measured image signal is calculated according to the general amplitude, phase and frequency interpolation correction formula, and then the fusion efficiency is calculated. The invention has a single peak interpolation correction algorithm, which makes use of the flexibility of the shape parameters of the Kaiser window function to realize the interpolation and correction of the high precision harmonic parameters of the dynamic signal, and has a high image fusion degree.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法
本专利技术涉及紫外、红外、可见光谱的领域以及数字化成像领域，具体涉及一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法。
技术介绍
绝缘性能劣化的高压设备在绝缘完全失效之前往往伴随有早期的异常发热或者放电征兆信号，发热伴随有红外线的辐射，而放电伴随有紫外线辐射，因此通过红外热像仪和紫外成像仪可间接地评估运行设备的绝缘状况并及时发现设备缺陷。但在工程实际中，有些设备缺陷并不能同时被紫外成像仪和红外成像仪检测出，单用一种仪器容易出现漏检，缺乏红外紫外联合检测分析的机制。同时电力设备带电巡检费时费力，检修任务重、周期长，很难及时发现设备是否存在隐患，随着在线监测技术的发展，变电站设备检测工作也将实现向自动化、无人化、实时在线分析方向发展。研发三波段光学成像在线监测装置，实现变电站全站电力设备的红外温度及SF6检漏、紫外、高清可见光联合实时监测，创新性地联合红外、紫外和高清可见光图像信息进行分析，结合电力行业标准，应用自适应神经网络对图像缺陷信息进行特征提取，迅速得出缺陷信息并进行分析判断，为检修提出相关依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，利用Kaiser窗函数形状参数的灵活性，通过设置合适的参数获得具有优良的主、旁瓣性能的Kaiser窗函数，以实现单峰插值算法下动态被测图像信号的高精度显示的目的。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，包括以下步骤：S1：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值得到信号基波、谐波和间谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式；S2：根据所述通用幅值、相位和频率修正公式计算被测图像信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量；S3：根据所述被测图像信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量分别计算出基波信号、谐波信号、间谐波信号。根据本专利技术实施例的基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，Kaiser窗函数是一组可调的窗函数，通过自由选择形状参数β来调整主瓣宽度和旁瓣高度的比重，β值越大，窗函数频谱的主瓣宽度越宽，旁瓣峰值越小。本专利采用形状参数β＝22的Kaiser窗函数，其主瓣宽度是28π/N，旁瓣峰值为-172dB，旁瓣衰减速率14dB/otc，具有较好的主、旁瓣性能。另外，根据本专利技术上述实施例的基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，步骤S1进一步包括：S101：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值表达出单峰谱线幅值比值参数γ的公式；S102：对比值参数γ进行多项式拟合逼近，拟合出基于Kaiser窗FFT单峰谱线的通用频率修正系数δ的公式；S103：根据被测信号的幅值公式拟合出通用的幅值修正系数g(τ)的公式；S104：根据通用的幅值修正系数g(τ)的公式和通用频率修正系数δ的公式得到通用幅值修正公式、通用相位修正公式和通用频率修正公式。进一步地，步骤S2进一步包括：S201：对图像信号分别施加Kaiser窗函数，并进行FFT变换以得到所述信号施加Kaiser窗函数的频谱；S202：利用峰值检测技术，分别检测出被测图像信号的基波、谐波以及间谐波峰值点左、右两侧的最大谱线和次最大谱线的幅值；S203：利用单峰谱线幅值比值参数比值公式，分别计算出图像信号的基波、谐波以及间谐波峰值点处的单峰谱线幅值比值参数γ的值；S204：根据图像信号的基波、谐波以及间谐波峰值点处的单峰谱线幅值比值参数γ的值，并根据所述Kaiser窗FFT单峰插值修正公式计算被测信号基波、谐波以及间谐波峰值点处的频率修正系数δ的值；S205：根据修正系数δ以及基波频率的判定结果得到被测信号基波、谐波以及间谐波峰值点处的幅值修正系数g(τ)的值；S206：根据修正系数δ的值和修正系数g(τ)的值插值修正出被测图像信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率。进一步地，通用频率修正系数δ的计算公式为：δ＝-4.62432199+11.5068053·γ-13.5107196·γ2+12.9060092·γ3-8.82476649·γ4+3.97411947·γ5-1.05034078·γ6+0.12321496·γ7；进一步地，通用幅值修正系数g(τ)的计算公式为：g(τ)＝7.53791319+1.60993789·τ2+0.17966199·τ4+0.01438630·τ6。式中，当基波频率小于等于50Hz时，τ＝-(1-δ)；当基波频率大于50Hz时，τ＝δ。进一步地，通用幅值的修正公式为：A＝yi·g(τ)/N；其中，如果y1对应的谱线为最大谱线，则i取1；否则，i取2；N为采样数据长度。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。本专利技术的有益效果是利用Kaiser窗函数形状参数的灵活性，通过设置合适的参数获得具有优良的主、旁瓣性能的Kaiser窗函数，通过Kaiser窗函数收敛和择优提取的特效，实现单峰插值算法下动态被测图像信号的高精度显示的目的。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术图像基波频率大于或小于50Hz的情况下峰值点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的示意图；图3是Kaiser窗函数在形状参数β分别为0、4、8、22时的频谱特性。随着β的增大，旁瓣峰值越小，但主瓣宽度变宽。当β＝22时，具有较低的旁瓣峰值和较快的旁瓣衰减速率，同时具有适中的主瓣宽度。具体实施方式见附图1-3所示，一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，包括以下步骤：S1：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值得到信号基波、谐波和间谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式。步骤S1进一步包括：S101：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值表达出单峰谱线幅值比值参数γ的公式。S102：对比值参数γ进行多项式拟合逼近，拟合出基于Kaiser窗FFT单峰谱线的通用频率修正系数δ的公式。S103：根据被测信号的幅值公式拟合出通用的幅值修正系数g(τ)的公式。S104：根据通用的幅值修正系数g(τ)的公式和通用频率修正系数δ的公式得到通用幅值修正公式、通用相位修正公式和通用频率修正公式。S2：根据所述通用幅值、相位和频率修正公式计算被测图像信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量。步骤S2进一步包括：S201：对图像信号分别施加Kaiser窗函数，并进行FFT变换以得到所述Kaiser窗函数的频谱；S202：利用峰值检测技术，分别检测出被测图像信号的基波、谐波以及间谐波峰值点左、右本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值，利用多项式拟合，得到信号基波、谐波和间谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式；S2：根据所述通用幅值、相位和频率修正公式计算被测信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量；S3：根据所述被测信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量分别计算出其像素点和相似融合点。

【技术特征摘要】
1.一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值，利用多项式拟合，得到信号基波、谐波和间谐波的通用幅值、相位和频率插值修正公式；S2：根据所述通用幅值、相位和频率修正公式计算被测信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量；S3：根据所述被测信号的基波、谐波和间谐波的幅值、相位和频率参量分别计算出其像素点和相似融合点。2.根据权利要求1所述的一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：S101：基于Kaiser窗FFT单峰插值修正公式、FFT的频移性和窗函数Kaiser的频谱在基波、谐波和间谐波峰值频率点左、右两侧最大谱线和次最大谱线的幅值表达出单峰谱线幅值比值参数γ的公式；S102：对比值参数γ进行多项式拟合逼近，拟合出基于Kaiser窗FFT单峰谱线的通用频率修正系数δ的公式；S103：根据被测信号的幅值公式拟合出通用的幅值修正系数g(τ)的公式；S104：根据通用的幅值修正系数g(τ)的公式和通用频率修正系数δ的公式得到通用幅值修正公式、通用相位修正公式和通用频率修正公式。3.根据权利要求2所述的一种基于Kaiser窗FFT单峰插值修正的图像融合方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：S201：对图像信号分别施加Kaiser窗函数，并进行FFT变换以得到所述Kaiser窗函数的频谱；S202：利用峰值检测技术，分别检测出被测图像信号的基波、谐波以及间谐波峰值点左、右两侧最大谱线和次...

【专利技术属性】
技术研发人员：史俊，杨玉兵，谢照祥，李文亮，杨堂华，张冠一，刘兴涛，史翠红，陈仕骄，王杰，李卫，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司普洱供电局，
类型：发明
国别省市：云南,53