一种多曝光红外图像融合方法技术

本发明专利技术公开了一种多曝光红外图像融合方法，包括：获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图；根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图；对所述归一化权重图进行高斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的权重图高斯金字塔；对每张所述红外图像进行拉普拉斯金字塔变换，获得每张所述红外图像的拉普拉斯金字塔；对所述多张红外图像的所述拉普拉斯金字塔利用所述权重图高斯金字塔进行融合，形成融合后的红外图像。本发明专利技术的融合方法增强了红外图像的细节表达信息，且能够抑制红外图像噪点对图像质量的影响。

A Multi-exposure Infrared Image Fusion Method

【技术实现步骤摘要】
一种多曝光红外图像融合方法
本专利技术属于图像处理
，具体涉及一种多曝光红外图像融合方法。
技术介绍
红外图像是场景温差的一种表征形式，通常情况下场景温差越大，图像层次感越强，所包含的信息越容易分辨。热像仪采集到的红外源数据大多为14位，若场景温差动态范围超过热像仪所能表征的动态范围时，通过热像仪成像的红外图像会有过曝和欠曝区域的产生，这样的过曝和欠曝区域影响人们对超高温以及超低温目标细节热度信息的分辨，同时降低红外图像的可视化效果，因此对红外图像采用多曝光的融合技术，使得红外图像可以表示更大温差场景范围的信息。经典的图像多曝光融合方法都是针对可见光图像的融合算法，例如包括基于金字塔的多曝光图像融合方法和基于最大熵的多曝光图像融合方法。基于金字塔的多曝光图像融合方法在可见光红外图像领域具有良好的融合效果，该技术融合的可见光图像其融合效果自然，同时图像的色彩饱和度信息较为丰富，但该方法针对多曝光红外图像的融合来说，其考虑的色彩信息针对灰度图像降低了方法的运行效率；同时针对图像的噪点信息没有相应的消除措施，导致融合图像的噪点信息较大，影响图像的视觉观感；且红外图像具有分辨率较低的特点，会导致图像低频信息过多参与融合过程，产生融合图像细节信息不明显等问题。基于分块信息熵的图像融合方法将序列多曝光图像分为了若干图像块，通过对每一块图像的信息熵进行计算来选择序列图像中包含最大信息量的图像块，最后利用信息熵最大(包含信息量最大)的图像块作为融合图像权重最大的图像块。该方法为了使衔接效果看起来自然加入高斯权重函数对权重图像进行平滑操作，使得其图像块边缘没有明显的亮度突变区域，但在亮度变化比较强烈的区域，不同图像块之间仍有亮度衔接不自然的问题，若针对红外图像利用该方法进行融合，其融合效果边缘衔接不自然，且仍然会引入红外图像噪点较大区域为融合对象，降低红外图像的融合质量。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种多曝光红外图像融合方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种多曝光红外图像融合方法，包括：获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图；根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图；对所述归一化权重图进行高斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的权重图高斯金字塔；对每张所述红外图像进行拉普拉斯金字塔变换，获得每张所述红外图像的拉普拉斯金字塔；对所述多张红外图像的所述拉普拉斯金字塔利用所述权重图高斯金字塔进行融合，形成融合后的红外图像。在本专利技术的一个实施例中，获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图，包括：分别对待融合的多张红外图像进行分层映射处理，得到对应的多张8位红外映射图像；获得所述多张8位红外映射图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图。在本专利技术的一个实施例中，分别对待融合的多张红外图像进行分层映射处理，得到对应的多张8位红外映射图像，包括：对待融合的多张红外图像的源数据进行双边滤波，得到基础层图像和纹理细节层图像；对所述基础层图像和所述纹理细节层图像进行映射，得到映射后基础层图像和映射后纹理细节层图像；将所述映射后基础层图像和所述映射后纹理细节层图像相加，获得所述8位红外映射图像。在本专利技术的一个实施例中，所述噪点不可见度阵列图的计算公式为：其中，Ik(x,y)为第k张红外图像的(x,y)像素点的像素值，σv,k为第k张图像在预设区域内的像素值方差，b为第k张图像在预设区域内的长度或宽度方向上的像素总数，μk为第k张图像在预设区域内的像素值中值，ω为可调参数，0＜ω＜1。在本专利技术的一个实施例中，根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图，包括：根据每张所述红外图像的所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图进行权重计算，获得每张所述红外图像的初始权重图；对所述初始权重图进行归一化处理，获得每张所述红外图像的归一化权重图。在本专利技术的一个实施例中，对所述归一化权重图进行高斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的权重图高斯金字塔，包括：对于每张所述红外图像，设定所述权重图高斯金字塔的底层为所述红外图像的归一化权重图，所述权重图高斯金字塔的第d层在(x,y)像素位置处的构造过程为：其中，D表示高斯金字塔的层数，g(m,n)为5×5的窗口函数，Rd为第d层图像的行数，Cd为第d层图像的列数，为所述高斯金字塔第d层(x,y)处的权重值。在本专利技术的一个实施例中，所述权重高斯金字塔和所述拉普拉斯金字塔的层数D的表达式均为：其中，h为所述红外图像长度方向的像素总数，w为所述红外图像宽度方向的像素总数。在本专利技术的一个实施例中，对每张所述红外图像进行拉普拉斯金字塔变换，获得每张所述红外图像的拉普拉斯金字塔，包括：构建每张所述红外图像的高斯金字塔，设定所述红外图像高斯金字塔的底层为所述红外图像，所述红外图像高斯金字塔的第d层在(x,y)像素位置处的构造过程为：其中，为所述像素高斯金字塔第d层(x,y)处的像素值；对所述红外图像高斯金字塔进行变换，获得所述拉普拉斯金字塔，所述拉普拉斯金字塔的第d层在(x,y)像素位置处系数的构造过程为：其中，为所述拉普拉斯金字塔第d层(x,y)处的像素值，EXPAND表示利用双线性插值方法对的图像进行二倍尺寸放大。在本专利技术的一个实施例中，对所述多张红外图像的所述拉普拉斯金字塔利用所述权重图高斯金字塔进行融合，形成融合后的红外图像，包括：对多张所述红外图像的所述权重图高斯金字塔与所述图像拉普拉斯金字塔进行加权平均处理，得到融合后的拉普拉斯金字塔：其中，表示融合后拉普拉斯金字塔在第d层(x,y)处的像素值，表示第k幅图像的拉普拉斯金字塔在第d层(x,y)处的像素值，表示第k幅图像的权重图高斯金字塔在第d层(x,y)处的权重值。对所述融合后的拉普拉斯金字塔进行反变换，得到所述融合后的红外图像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的多曝光红外图像融合方法在权重计算中引入了噪点不可见度，可以对该类型噪声进行识别并在一定程度上进行抑制，减少原有红外图像中多余的噪点信息，同时能够使融合后的红外图像表示更大动态范围温差，提升红外图像过曝、欠曝光甚至良好曝光区域的细节信息，使得对于较大动态范围温差的红外图像具有良好的显示效果。2、本专利技术的多曝光红外图像融合方法能够解决现有技术中没有考虑图像的分辨率信息、噪点信息以及不同图像衔接不自然等问题，同时可以减少红外图像的融合过程中不必要的运算过程。3、本专利技术的多曝光红外图像融合方法在图像融合之前首先对将14位红外图像映射至8位图像，再对8位图像进行融合，从而可以更好地保留红外图像的细节信息，达到更好的融合效果。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种多曝光红外图像融合方法的流程图；图2a是本专利技术实施例提供的四邻域像素的示意图；图2b是本专利技术实施例提供的八邻域像素的示意图；图3是本专利技术实施例提供的图像高斯金字塔的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种映射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多曝光红外图像融合方法，其特征在于，包括：获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图；根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图；对所述归一化权重图进行高斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的权重图高斯金字塔；对每张所述红外图像进行拉普拉斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的拉普拉斯金字塔；对所述多张红外图像的所述拉普拉斯金字塔利用所述权重图高斯金字塔进行融合，形成融合后的红外图像。

【技术特征摘要】
1.一种多曝光红外图像融合方法，其特征在于，包括：获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图；根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图；对所述归一化权重图进行高斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的权重图高斯金字塔；对每张所述红外图像进行拉普拉斯金字塔分解，获得每张所述红外图像的拉普拉斯金字塔；对所述多张红外图像的所述拉普拉斯金字塔利用所述权重图高斯金字塔进行融合，形成融合后的红外图像。2.根据权利要求1所述的多曝光红外图像融合方法，其特征在于，获得待融合的多张红外图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图，包括：分别对待融合的多张红外图像进行分层映射处理，得到对应的多张8位红外映射图像；获得所述多张8位红外映射图像的对比度阵列图、噪点不可见度阵列图和曝光合适度阵列图。3.根据权利要求2所述的多曝光红外图像融合方法，其特征在于，分别对待融合的多张红外图像进行分层映射处理，得到对应的多张8位红外映射图像，包括：对待融合的多张红外图像的源数据进行双边滤波，得到基础层图像和纹理细节层图像；对所述基础层图像和所述纹理细节层图像进行映射，得到映射后基础层图像和映射后纹理细节层图像；将所述映射后基础层图像和所述映射后纹理细节层图像相加，获得所述8位红外映射图像。4.根据权利要求1所述的多曝光红外图像融合方法，其特征在于，所述噪点不可见度阵列图的计算公式为：其中，Ik(x,y)为第k张红外图像的(x,y)像素点的像素值，σv,k为第k张图像在预设区域内的像素值方差，b为第k张图像在预设区域内的长度或宽度方向上的像素总数，μk为第k张图像在预设区域内的像素值中值，ω为可调参数，0＜ω＜1。5.根据权利要求1所述的多曝光红外图像融合方法，其特征在于，根据所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图获得每张所述红外图像的归一化权重图，包括：根据每张所述红外图像的所述对比度阵列图、所述噪点不可见度阵列图和所述曝光合适度阵列图进行权重计算，获得每张所述红外图像的初...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小明，吴雨祥，李英，王文超，程坤，王星量，白亚烁，柳鑫，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61