基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法，包括以下步骤：将红外图像和可见光图像分别进行光学非下采样轮廓波变换，对应地得到红外图像的非下采样轮廓波变换的第一数值结果和可见光图像的非下采样轮廓波变换的第二数值结果；将第一数值结果和第二数值结果经过融合决策处理后得到融合后图像的非下采样轮廓波变换的第三数值结果；将第三数值结果进行非下采样轮廓波逆变换，得到融合后图像。对应地，本发明专利技术还公开了一种图像融合装置，包括光学非下采样轮廓波变换模块、融合决策模块和非下采样轮廓波逆变换模块。本发明专利技术极大地减小了计算量，从而提高了图像融合的速度，能够满足实时性要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，具体地讲，是一种基于光学非下采样轮廓波 (contourlet)变换的图像融合方法和装置。
技术介绍
随着传感器技术的发展，单一的可见光模式逐渐发展为多种传感器模式。各种传 感器具有不同的成像机理、不同的工作波长范围、不同的工作环境与要求，完成不同的功 能。由于传感器自身物理特性、成像机理和观察视角等各个方面的种种限制，单一的图像传 感器往往不能够从场景中提取足够的信息，以致于很难甚至无法独立获得对一幅场景的全 面描述。为了满足实际中的需要，充分利用多传感器的数据信息，各种数据融合技术快速发 展起来。图像融合是数据融合的一个非常重要的分支，是20世纪70年代后期提出的概念， 是综合传感器、图像处理、信号处理、计算机及人工智能的现代高新技术。目前，图像融合技 术在许多领域都得到了广泛的应用，包括视频监控、小区安防、自动识别、计算机视觉、医学 图像处理。通常情况下，红外图像可提供较完整的目标信息，但是其背景信息却模糊不清；相 反地可见光图像能够提供全面的背景信息，但目标信息不明显。通过图像融合技术，可获取 目标和背景信息均较为清晰的融合后图像。小波变换是图像处理的有效工具，它能针对图像的特定频率成分进行处理，并很 好地反映信号的零维奇异特征，已被成功地应用于图像融合中。但是，常用的二维小波是 由两个一维小波的张量积形成，其方向选择性有限，且各向同性，难以很好地表示图像的边 缘、轮廓和纹理等具有高维奇异性的几何特征。非下采样轮廓波变换是一种真正意义上的图像的二维表示方法，具有良好的多分 辨率、局部化和方向性等优良特性，并且具有平移不变性。它将小波的优点延伸到高维空 间，能够更好地刻画高维信息的特征，更适合应用于图像融合中，提高融合图像的精确性和 可靠性。但是，非下采样轮廓波变换在计算机中进行计算时的庞大的计算量制约了其应用 的进一步推广，基于非下采样轮廓波变换的图像融合技术具有融合速度慢的显著缺点，难 以满足图像融合的实时性的要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是要提供一种图像融合速度快的基于光学非 下采样轮廓波变换的图像融合方法和装置。为此，本专利技术提供了一种基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法，按照以 下步骤进行将红外图像和可见光图像分别进行光学非下采样轮廓波变换，对应地得到红 外图像的非下采样轮廓波变换的第一数值结果和可见光图像的非下采样轮廓波变换的第 二数值结果；将第一数值结果和第二数值结果经过融合决策处理后得到融合后图像的非下采样轮廓波变换的第三数值结果；将第三数值结果进行非下采样轮廓波逆变换，得到融合 后图像；融合决策处理为对于第一数值结果和第二数值结果进行加权求和。根据本专利技术的一个方面，融合决策处理为对于第一数值结果和第二数值结果中对 应位置上的系数，首先比较两个系数的绝对值，将绝对值大的系数的加权系数置为0. 7，绝 对值小的系数的加权系数置为0. 3，然后将第一数值结果和第二数值结果进行加权求和得 到第三数值结果。本专利技术还提供了一种基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合装置，包括光学非 下采样轮廓波变换模块、融合决策模块和非下采样轮廓波逆变换模块，光学非下采样轮廓 波变换模块用于将红外图像和可见光图像分别进行光学非下采样轮廓波变换，对应地得到 红外图像的非下采样轮廓波变换的第一数值结果和可见光图像的非下采样轮廓波变换的 第二数值结果；融合决策模块用于将第一数值结果和第二数值结果经过融合决策处理后得 到融合后图像的非下采样轮廓波变换的第三数值结果；非下采样轮廓波逆变换模块用于将 第三数值结果进行非下采样轮廓波逆变换，得到融合后图像；融合决策模块进行融合决策 处理为对于第一数值结果和第二数值结果进行加权求和。根据本专利技术的另一个方面，光学非下采样轮廓波变换模块包括激光光源、准直透 镜、第一电寻址空间光调制器、第一傅立叶透镜、第二电寻址空间光调制器、第二傅立叶透 镜和CCD (CCD =Charge Coupled Device，电荷耦合装置)光电耦合器件，激光光源位于准直 透镜的前焦面处，准直透镜后方25 30cm处安装第一电寻址空间光调制器，第一电寻址空 间光调制器位于第一傅立叶透镜的前焦面处，第一傅立叶透镜的后焦面与第二傅立叶透镜 的前焦面汇合在一处，且在此处安装第二电寻址空间光调制器，第二傅立叶透镜的后焦面 处安装C⑶光电耦合器件；激光光源、准直透镜、第一电寻址空间光调制器、第一傅立叶透 镜、第二电寻址空间光调制器、第二傅立叶透镜、CXD光电耦合器件在同一轴线上；第一电 寻址空间光调制器还连接有第一计算机，第二电寻址空间光调制器还连接有第二计算机， CXD光电耦合器件还连接有第三计算机。根据本专利技术的又一个方面，激光光源输出功率为90 llOmw，偏振比为1000 1， 发散角彡0. 5mrad ；准直透镜的焦距为300mm，孔径直径为75mm ；第一电寻址空间光调制器 和第二电寻址空间光调制器的分辨率为1024X768，液晶尺寸为18. 4mmX13. 8mm，像元尺 寸为18 μ mX 18 μ m，刷新频率为30Hz，对比度为400 1，最高透射率为16% ；第一傅立叶 透镜和第二傅立叶透镜的焦距为300mm，孔径直径为75mm ；CXD光电耦合器件的输出图像最 大分辨率为3072 X 2048，感光元件尺寸为22. 7mmX15. 1mm。根据本专利技术的又一个方面，融合决策模块利用第三计算机将第一数值结果和第二 数值结果经过融合决策处理后得到融合后图像的非下采样轮廓波变换的第三数值结果。根据本专利技术的又一个方面，融合决策模块进行融合决策处理为对于第一数值结果 和第二数值结果中对应位置上的系数，首先比较两个系数的绝对值，将绝对值大的系数的 加权系数置为0. 7，绝对值小的系数的加权系数置为0. 3，然后将第一数值结果和第二数值 结果进行加权求和得到第三数值结果。根据本专利技术的又一个方面，非下采样轮廓波逆变换模块利用第三计算机将第三数 值结果进行非下采样轮廓波逆变换，得到融合后图像。根据本专利技术的又一个方面，该基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法用于红外图像和可见光图像融合的用途。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是该图像融合方法和装置中采用光学方法 来完成非下采样轮廓波变换，极大地减小了数值变换的计算量，提高了计算速度，从而提高 了图像融合的速度，满足图像处理实时性的要求。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为本专利技术的基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法的原理图；图2为本专利技术的基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合装置的结构示意图；图3为本专利技术的基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法中的示例性红外 图像；图4为本专利技术的基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法中的示例性可见 光图像；以及图5为采用本专利技术的图像融合方法将图3和图4融合后的示例性图像。 具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法，其特征在于按照以下步骤进行：将红外图像和可见光图像分别进行光学非下采样轮廓波变换，对应地得到红外图像的非下采样轮廓波变换的第一数值结果和可见光图像的非下采样轮廓波变换的第二数值结果；将所述第一数值结果和所述第二数值结果经过融合决策处理后得到融合后图像的非下采样轮廓波变换的第三数值结果；将所述第三数值结果进行非下采样轮廓波逆变换，得到融合后图像；所述融合决策处理为对于所述第一数值结果和所述第二数值结果进行加权求和。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲秀娟，韩亮，李勇明，覃剑，温罗生，余传祥，蒲亨立，姜文浩，黄晓青，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]