基于四元数小波和区域分割的多焦点图像融合方法技术

技术编号:8716449 阅读:216 留言:0更新日期:2013-05-17 19:07
基于四元数小波和区域分割的多焦点图像融合方法,本发明专利技术涉及一种图像处理领域的图像融合方法,具体涉及一种基于四元数小波和区域分割的多焦点图像融合方法。本发明专利技术是要解决现有图像融合方法结果视觉效果较差的问题,而提供了基于四元数小波变换和区域分割的多焦点图像融合方法。步骤一:对待融合多焦点图像进行四元数小波变换;步骤二:将实部-虚部表示的四元数小波系数转换为幅值-相位表示形式;步骤三:统计四元数小波相位系数的分布,计算四元数小波相位系数方差;步骤四:对四元数小波相位系数方差进行区域分割;步骤五:根据区域分割结果设计融合权重,对待融合多焦点图像进行融合。本发明专利技术应用于图像处理领域。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种图像处理领域的图像融合方法,具体涉及一种。
技术介绍
图像融合在国防系统,遥感图像,医学成像等领域已经得到了广泛的应用,它的目的就是要整合一个场景的多幅图像信息,最终得到一幅增强的组合图像,比任何一个单一的源图像含有更多信息量。多焦点图像是该领域的重要分支,在数字照相机应用中,由于光学镜头的聚焦深度限制,很难在一幅图像中聚焦所有重要的特征和目标。一个可行的解决方案就是利用多焦点图像融合技术,将不同聚焦深度的多幅图像组合到一起,获得所有相关目标均聚焦的单一图像。完美的融合结果可以通过手工描绘多幅图像的聚焦区域然后拼接到一起,这个拼接结果可以作为检验融合方法的金标准。现有的融合方法可以归为空间域和变换域两大类。基于权重的像素融合是空间域最直接的一种融合方式,具有容易实现,包含了图像原始信息的优点,但易于造成模糊效果,对于噪声和非配准信息高度敏感。许多研究人员提出通过划分图像区域来改善融合结果,这样对图像块进行融合避免了像素融合的问题,然而却会造成图像块之间的匹配不准问题,严重影响融合图像的视觉效果,同时,分割结果的好坏会对融合结果起到非常重要的作用,而图像分割始终都是很具有挑战性的任务。变换域的方法利用多分辨率的概念,借助不同种小波各自的优势,研究人员提出了基于金字塔,离散小波,脊波,轮廓波,剪切波等变换的融合方法。多分辨率变换域内的系数代表了图像的锐利度和边缘,对于检测图像显著特征很有意义,但其和图像像素值没有一一对应关系,一个系数的改变会影响几个像素值,这样在反变换的过程中,源图像的一些信息就会损失。四元数小波变换相比于其它多分辨率变换方法,具有优越的性质,比如系数近似移不变,相位系数提供了更丰富的图像纹理信息等。四元数小波变换提供了四元数表示的子带,它的系数可以通过代数运算转换为一个幅值和三个相位的形式——其幅值具有近似移不变特性,三个二维相位包含了描述局部二维结构的几何信息。因为四元数小波相位系数具有纹理表示能力,所以结合四元数小波变换和区域分割的方法为多焦点图像融合提供了一种新的途径。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有图像融合方法结果视觉效果较差的问题,而提供了基于四元数小波变换和区域分割的多焦点图像融合方法,而达到改善多焦点图像融合效果的目的。本专利技术的按以下步骤实现:步骤一:对待融合多焦点图像进行四元数小波变换,得到实部-虚部表示的四元数小波系数:q = a+bi+c j+dk (I)其中:q为四元数代数符号,a为四元数实部系数,b为四元数虚部i分量系数,c为四元数虚部j分量系数,d为四元数虚部k分量系数,a, b, c, d e R, i, j, k为三个虚部;步骤二:将实部-虚部表示的四元数小波系数转换为幅值-相位表示形式:q=|q|ei4>ekV0 (2)其中权利要求1.,其特征在于所述方法包括如下步骤: 步骤一:对待融合多焦点图像进行四元数小波变换,得到实部-虚部表示的四元数小波系数: q = a+bi+cj+dk (I) 其中:q为四元数代数符号 ,a为四元数实部系数,b为四元数虚部i分量系数,c为四元数虚部j分量系数,d为四元数虚部k分量系数,a, b, c, d e R, i, j, k为三个虚部;步骤二:将实部-虚部表示的四元数小波系数转换为幅值-相位表示形式:2.根据权利要求1所述的,其特征在于所述步骤二中,相位角(Φ,θ,ψ)的计算步骤如下: 1)首先将四元数代数符号q归一化为单位四元数,即模值为I; 20计算3.根据权利要求1所述的,其特征在于所述步骤三中, 四元数小波相位系数方差σ的计算公式为:4.根据权利要求1所述的,其特征在于所述步骤四中,焦区和非焦区两个部分判定算子定义为5.根据权利要求1所述的,其特征在于所述步骤四中区域分割方法是基于待融合多焦点图像像素点的集合由权重图G来描述的,图的节点即待融合多焦点图像的像素点,每一对节点之间由边缘连接,每一个边缘处的权重W(i,j)表示节点i和j的相似性,通过切断连接两部分的边缘将权重图G = (V,E)分割成非连接的点集A和B。6.根据权利要求1所述的,其特征在于所述步骤五中,假设待融合多焦点图像I1的区域分割结果为聚焦区域A1和非聚焦区域BpA1与B1的连接处为CnA1 U B1 U C1 = I1且全文摘要,本专利技术涉及一种图像处理领域的图像融合方法,具体涉及一种。本专利技术是要解决现有图像融合方法结果视觉效果较差的问题,而提供了基于四元数小波变换和区域分割的多焦点图像融合方法。步骤一对待融合多焦点图像进行四元数小波变换;步骤二将实部-虚部表示的四元数小波系数转换为幅值-相位表示形式;步骤三统计四元数小波相位系数的分布,计算四元数小波相位系数方差;步骤四对四元数小波相位系数方差进行区域分割;步骤五根据区域分割结果设计融合权重,对待融合多焦点图像进行融合。本专利技术应用于图像处理领域。文档编号G06T5/50GK103106647SQ20131007114公开日2013年5月15日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日专利技术者金晶, 刘义鹏, 沈毅, 王强 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网
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【技术保护点】
基于四元数小波和区域分割的多焦点图像融合方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:步骤一:对待融合多焦点图像进行四元数小波变换,得到实部‑虚部表示的四元数小波系数:q=a+bi+cj+dk    (1)其中:q为四元数代数符号,a为四元数实部系数,b为四元数虚部i分量系数,c为四元数虚部j分量系数,d为四元数虚部k分量系数,a,b,c,d∈R,i,j,k为三个虚部;步骤二:将实部‑虚部表示的四元数小波系数转换为幅值‑相位表示形式:q=|q|eiφekψejθ    (2)其中: | q | = a 2 + b 2 + c 2 + d 2 , 相位角(φ,θ,ψ)∈[‑π,π)×[‑π/2,π/2)×[‑π/4,π/4],|q|为四元数的幅值,(φ,θ,ψ)为四元数的相位,e为指数符号;步骤三:统计四元数小波相位系数的分布,计算四元数小波相位系数方差;步骤四:对四元数小波相位系数方差进行区域分割;其中,所述区域分割是将四元数小波相位系数方差分为焦区和非焦区两个部分;步骤五:根据区域分割结果设计融合权重,对待融合多焦点图像进行融合,将待融合多焦点图像中的聚焦信息整合到一幅图像中,即完成了基于四元数小波和区域分割的多焦点图像融合方法。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:金晶刘义鹏沈毅王强
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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