本发明专利技术提供了一种基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，对稀疏度较差的低频子带系数学习字典，利用稀疏表示提取源图像共有和特有系数，以达到提高低频子带稀疏度的目的，再按照特有系数的活动水平自适应调整权重融合；对稀疏度较高的高频方向子带系数采用同一尺度下方向子带绝对值和取最大的方法融合，以捕获源图像中的显著特征，最终提高融合效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种图像融合方法。
技术介绍
近年来，基于非下米样Contourlet 变换(Non-Subsampled ContourletTransform, NSCT)以其具有平移不变、多分辨率、多方向和各向异性的图像表示能力，并且能有效克服传统小波变换不能处理2D或更高维奇异性的问题，成功用于图像融合领域并取得较优的融合效果。然而，在图像融合问题中，我们希望提取的图像表示系数具有优秀的稀疏性与特征保持性，从而只需要融合少量的系数就能获得较优的融合结果。但是，经NSCT变换得到图像低频子带系数的近似为零项十分有限，即不能稀疏的表示图像的低频子带信息，若直接对其融合不利于我们提取源图像的特征。考虑到低频子带包含了图像的主要能量，在很大程度上决定了融合结果的质量，所以我们希望通过提高低频子带系数的稀疏度，以得到更优的融合结果。
技术实现思路
为了克服现有技术NSCT变化后包含图像主要能量的低频子带系数稀疏度较差，不利于提取有用信息进行融合的不足，本专利技术提供一种基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，对稀疏度较差的低频子带系数学习字典，利用稀疏表示提取源图像共有和特有系数，以达到提高低频子带稀疏度的目的，再按照特有系数的活动水平自适应调整权重融合；对稀疏度较高的高频方向子带系数采用同一尺度下方向子带绝对值和取最大的方法融合，以捕获源图像中的显著特征，最终提高融合效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤I训练字典部分:假设源图像已经经过配准，有K幅大小为MXN的源图像，并分别记作I1, ...，Ικ。(I. I)用NSCT分解每一幅训练图像，经过J级NSCT分解后(J通常为3飞级分解)，得到I个低频子带系数和个高频方向子带系数，其中h为尺度j下的方向分解级数。 I=I其中，训练图像可以是源图像本身，也可以是与源图像采集方式相同的图像；(I. 2)初始化字典D e Rnxn1,其中，η为字典原子的大小，m为每个子字典的原子数。为了保证字典的过完备性以及计算的复杂度，通常取η = 64，m = 256 ；(1.3)对低频子带系数以步长为1，大小为的滑动窗口按照从左上到右下的顺序提取块，再将块拉直并依次排列组成矩阵；(I. 4)对上述矩阵用K-SVD算法训练一个字典D，并保存该字典；2图像融合部分:(2. I)按照步骤(I. I)的方法用NSCT分解源图像；(2.2)按照以下5个步骤，融合源图像低频子带系数①按照步骤(I. 3)中方法将源图像低频子带排列成矩阵Vk，k = 1，. . .，K ;②将所有源图像的矩阵Vk表示为权利要求1.一种基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于包括下述步骤 假设源图像已经经过配准，有K幅大小为MXN的源图像，并分别记作I1, . . .，Ik ; (I. I)用NSCT分解每一幅训练图像，经过J级NSCT分解后，得到I个低频子带系数和if个高频方向子带系数，其中1,_为尺度j下的方向分解级数；2.根据权利要求I所述的基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于所述 的J取为3 5。3.根据权利要求I所述的基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于所述的训练图像是源图像本身或是与源图像采集方式相同的图像。4.根据权利要求I所述的基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于所述的η = 64，m = 256。5.根据权利要求I所述的基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于所述的I取值范围是2彡I ( 4。全文摘要本专利技术提供了一种基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，对稀疏度较差的低频子带系数学习字典，利用稀疏表示提取源图像共有和特有系数，以达到提高低频子带稀疏度的目的，再按照特有系数的活动水平自适应调整权重融合；对稀疏度较高的高频方向子带系数采用同一尺度下方向子带绝对值和取最大的方法融合，以捕获源图像中的显著特征，最终提高融合效果。文档编号G06T5/50GK102968781SQ20121052902公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日专利技术者彭进业, 王珺, 何贵青, 阎昆, 夏召强, 冯晓毅, 蒋晓悦, 吴俊 , 李会方, 谢红梅, 杨雨奇 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于NSCT和稀疏表示的图像融合方法，其特征在于包括下述步骤：假设源图像已经经过配准，有K幅大小为M×N的源图像，并分别记作I1，...,IK；(1.1)用NSCT分解每一幅训练图像，经过J级NSCT分解后，得到1个低频子带系数和个高频方向子带系数，其中lj为尺度j下的方向分解级数；(1.2)初始化字典D∈Rn×m，其中，n为字典原子的大小，m为每个子字典的原子数；(1.3)对低频子带系数以步长为1，大小为的滑动窗口按照从左上到右下的顺序提取块，再将块拉直并依次排列组成矩阵；(1.4)对上述矩阵用K？SVD算法训练一个字典D，并保存该字典；(2.1)按照步骤（1.1）的方法用NSCT分解源图像；(2.2)按照以下5个步骤，融合源图像低频子带系数：①按照步骤(1.3)中方法将源图像低频子带排列成矩阵Vk,k＝1,...,K；②将所有源图像的矩阵Vk表示为：其中，αC表示共有稀疏表示系数，它包含于所有源图像中；表示第k幅图像的特有稀疏表示系数，它只包含于第k幅源图像中，0表示大小为n×m的全零矩阵；令，V=V1···VK,α=αCα1U···αKU,则（1）式可以简化为V＝D′α？？？？(2)③为了使得（2）式中α最稀疏，采用正交匹配追踪算法求解下式：s.t.||D′α-V||22≤ϵ---(3)即，得到αC和④按照所有源图像对融合的贡献，将低频子带系数按照下式融合：αf=αC+Σi=1KωkαkU,ωk=nkmax1<i<K(nk)---(4)其中，ni表示系数表示系数的活动因子，其反应了特征的能量大小，即重要程度：ni=||αiU||1---(5)⑤融合图像低频子带系数可以重构为：Vf＝Dαf？？？？(6)⑥遍历矩阵Vf，将矩阵中的每一列排列成大小的块，再将这些块按照提取的顺序放到的对应位置，并取平均，即对同一位置的子带系数进行累加并除以累加的次数，从而得到源图像低频子带融合系数(2.3)按照以下2个步骤，融合高频子带系数：①计算源图像在尺度为2？l上的方向子带信息，l是在尺度为2？1分解的方向数：Vl(n,m)=Σ1≤i≤lj|Vl,i(n,m)|---(7)其中，Vl,i(n,m)表示在尺度2？l、i方向、(n,m)像素位置上的方向子带系数值；②选取同一尺度下方向子带绝对值和取最大的方法融合：Vl,iF(n,m)=Vl,ik*(n,m),其中，1≤l≤J,1≤i≤lj；和分别表示融合图像和第k*幅源图像在尺度2？l、i方向、(n,m)像素位置上的方向子带系数值；k*表示K幅源图像中，在第l方向子带信息最大的源图像的标号；表示第k幅源图像在第l方向上的子带信息；(2.4)对融合后的低频子带系数以及融合后的高频子带系数进行NSCT逆变换，得到最终的融合图像F。FDA00002560617400011.jpg,FDA00002560617400012.jpg,FDA00002560617400013.jpg,FDA00002560617400014.jpg,FDA00002560617400017.jpg,FDA00002560617400018.jpg,FDA000025606174000110.jpg,FDA00002560617400024.jpg,FDA00002560617400025.jpg,FDA00002560617400026.jpg,FDA00002560617400029.jpg,FDA000025606174000210.jpg,FDA000025606174000211.jpg,FDA000025606174000212.jpg,FDA000025606174000213.jpg,FDA000025606174000214.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：彭进业，王珺，何贵青，阎昆，夏召强，冯晓毅，蒋晓悦，吴俊，李会方，谢红梅，杨雨奇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
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