圖像融合技術(shù)原理(已修改)
2025-10-29 21:22 本頁(yè)面
【正文】 圖像融合技術(shù) 原理 1 引言 圖像融合就是通過一種特定算法將兩幅或多幅圖像合成為一幅新圖像。 該技術(shù) 有基本的體系， 主要包括 的內(nèi)容有 ：圖像預(yù)處理，圖像融 合算法，圖像融合評(píng)價(jià)，融合結(jié)果。圖像融合系統(tǒng)的層次劃分為：像素層融合 、特征 層融合 、決策 層融合， 目前絕大多數(shù)融合算法研究都集中在這一層次上。 圖像預(yù)處理技術(shù)主要包括兩個(gè)方面的任務(wù)：圖像去噪、圖像配準(zhǔn)；圖像融合算法從最初簡(jiǎn)單的融合算法（加權(quán)、最大值法）發(fā)展為復(fù)雜多分辨率的算法（金字塔、小波法等） ； 圖像融合的性能評(píng)價(jià)主要有兩個(gè)大的方面：主觀評(píng)價(jià)及客觀評(píng)價(jià)，由于在實(shí)際中不 存在理想圖源，所以一般采用 較易實(shí)現(xiàn) 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合主觀視覺給出最合理的評(píng)價(jià) 。 2 圖像融合 設(shè)計(jì) 總體 設(shè)計(jì)流程 系統(tǒng)的總體 設(shè)計(jì)流程 如圖 1 所示： 圖像 1圖像 2圖像 n圖像預(yù)處理圖像融合算法圖像融合評(píng)估圖像融合結(jié)果 圖 1 多源圖像融合系統(tǒng)流程示意圖 根據(jù)待融合圖像自身的特點(diǎn)，圖像傳感器類型以及圖像融合的目標(biāo)，系統(tǒng)總體 設(shè)計(jì)流程 如下： ① 對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，如去除噪聲、圖像配準(zhǔn)等； ② 確定合適的圖像融合算法； ③ 對(duì)圖像融合的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估； ④ 如果評(píng)估結(jié)果不滿意，則調(diào)整參數(shù)，重 新進(jìn)行圖像融合，轉(zhuǎn)到步驟 3； ⑤ 輸出圖像融合結(jié)果。 圖像 的 預(yù)處理 在圖像融合前，對(duì)輸入圖 像進(jìn)行特征抽取、分割和匹配前所進(jìn)行的處理。圖像預(yù)處理的主要目的是消除圖像中無(wú)關(guān)的信息，恢復(fù)有用的真實(shí)信息，增強(qiáng)有關(guān)信息的可檢測(cè)性和最大限度地簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)圖像融合的效果。預(yù)處理過程一般有數(shù)字化，平滑，復(fù)原和增強(qiáng)等步驟。 根據(jù)所選用的圖像傳感器類型及圖像融合的目標(biāo)，對(duì)待融合圖像進(jìn)行預(yù)處理。主要包括以下幾個(gè)方面： ① 數(shù)字化 一幅原始照片的灰度值是空間變量 (位置的連續(xù)值 )的連續(xù)函數(shù)。在 M*N點(diǎn)陣上對(duì)照片灰度采樣并加以量化 (歸為 2b 個(gè)灰度等級(jí)之一 )，可以得到計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字圖像。為了使數(shù)字圖像能重建原來(lái)的圖 像，對(duì) M、 N 和 b值的大小就有一定的要求。在接收裝置的空和灰度分辨能力范圍內(nèi)， M、 N和 b的數(shù)值越大，重建圖像的質(zhì)量就越好。 當(dāng)取樣周期等于或小于原始圖像中最小細(xì)節(jié)周期的一半時(shí)，重建圖像的頻譜等于原始圖像的頻譜，因此重建像與原始圖像可以完全相同。由于 M、 N 和 b三者的乘積決定一幅圖像在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)量，因此在存儲(chǔ)量一定的條件下需要根據(jù)圖像的不同性質(zhì)選擇合適的 M、 N和 b值，以獲取最好的處理效果。 ② 平滑 消除圖像中隨機(jī)噪聲的技術(shù)。對(duì)平滑技術(shù)的基本要求是在消去噪聲的同時(shí)不使圖像輪廓或線條變得模糊不清。常用的平滑方法 有中值法、局部求平均法和 k近鄰平均法。局部區(qū)域大小可以是固定的，也可以是逐點(diǎn)隨灰度值大小變化的。 ③ 復(fù)原 校正各種原因所造成的圖像退化，使重建或估計(jì)得到的圖像盡可能逼近于理想無(wú)退化的像場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中常常發(fā)生圖像退化現(xiàn)象。例如大氣流的擾動(dòng)，光學(xué)系統(tǒng)的像差，相機(jī)和物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都會(huì)使遙感圖像發(fā)生退化。基本的復(fù)原技術(shù)是把獲取的退化圖像 g(x， y)看成是退化函數(shù) h(x， y)和理想圖像 f(x， y)的卷積。它們的傅里葉變換存在關(guān)系 G(u， v=H(u，討 F(u， v)。 根據(jù)退化機(jī)理確定退化函數(shù)后，就可從此關(guān)系式求出 F(u， v)，再用傅里葉反變換求出 f(x， y)。圖像復(fù)原的代數(shù)方法是以最小二乘法最佳準(zhǔn)則為基礎(chǔ)。尋求一估值，使優(yōu)度準(zhǔn)則函數(shù)值最小。 這種方法比較簡(jiǎn)單，可推導(dǎo)出最小二乘法維納濾波器。當(dāng)不存在噪聲時(shí)，維納濾波器成為理想的反向?yàn)V波器。 ④ 增強(qiáng) 對(duì)圖像中的信息有選擇地加強(qiáng)和抑制，以改善圖像的視覺效果，或?qū)D像轉(zhuǎn)變?yōu)楦m合于機(jī)器處理的形式，以便于數(shù)據(jù)抽取或識(shí)別。一個(gè)圖像增強(qiáng)系統(tǒng)可以通過高通濾波器來(lái)突出圖像的輪廓線。圖像增強(qiáng)技術(shù)
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