[发明专利]一种使用局部窗口视觉注意提取的双波段图像融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种使用局部窗口视觉注意提取的双波段图像融合方法。

背景技术

图像融合，简单意思就是指对工作于同一场景下的不同传感器所得图像进行综合--信息的统一表达，通过图像融合可以实现比单幅原图像具有更丰富的信息。图像融合作为现代成像技术的拓展手段，在军事探测、遥感测量、安全监控等诸多领域都有广泛应用。在不同波段成像中，各波段含有不同的特征信息，这就需要图像融合方法将两者信息综合起来。比如红外图像能突出重要的目标区域，而可见光图像包含丰富的细节信息，利用双波段融合方法可将两者的信息综合反映到一幅图像中，以便于人们观察。双波段图像融合方法是实现不同传感器信息综合的有效手段。

双波段图像融合旨在综合不同波段的图像信息，国内外学者提出过多种图像融合的方法与理论，很多方法能有效提取图像信息，融合结果具有良好的纹理及对比度特征，但易丢失细节。以多分辨率方法为例，其在计算中可能会引起吉布斯现象，并且计算速度也非常慢。

现有方法，在考虑视觉观察要求方面与计算速度方面综合不佳，因此，开发计算速度快，又能充分反映视觉观察要求(视觉感受好，信息保留量大)的双波段图像融合方法是当务之急。

发明内容

本发明提出一种使用局部窗口视觉注意提取的双波段图像融合方法，可从红外、可见光双波段图像，直接通过尺度选择下的视觉注意图计算，并进一步得到增强融合后的图像。

本发明的主要思路是：

1、局部图像灰度差异计算实现视觉注意图的提取

类比人眼视觉特性，本发明通过局部灰度差异法，凸显潜在的视觉感兴趣区域，产生一个视觉注意图V。在V中，其数值在[0,1]之间，如果该图中某一像素处越大则表示人眼对该处的注意程度越高。

本发明认为，在一定空间范围内，相同灰度值的像素与区域具有近似的视觉感受值。本发明同时认为，空间距离不同，对于视觉感受的贡献也是不同的，本发明具体包括以下步骤：

1、不同窗口尺度下的视觉注意图的提取，

输入双波段图像，即IR(红外图像)与VI(可见光图像)；

(1-a)、在局部区域内，定义图像f在像素(i,j)处的视觉注意程度值 V(i,j)如下：

在式(1)中，Ω是图像f中的某一个窗口区域，其尺寸为M×M，而(i,j)为区域Ω的中心即Ω_M；f_xy、f_ij表示f在(x,y)处与(i,j)处的灰度值；D(·)是灰度差异函数，其衡量的就是像素之间的灰度距离：D(f_ij,f_xy)＝|f_ij-f_xy|；

此外，上式中的w(ij,xy)代表空间权重，定义为：

其中_Ds(_ij,_xy)表示像素(x,y)与像素(i,j)的空间距离(用像素的数量表示)，而σ²称为伸缩系数，σ²越大，该权重的影响范围会更大，距离越远的像素(x,y) 对当前像素(i,j)的影响与贡献越多。从这个式子可以发现，(x,y)离(i,j)越近，f_xy对f_ij的影响越大，这就对应于：空间距离不同，对于视觉感受的贡献也是不同的。

采用公式(1)求取图像f在任意像素的视觉注意程度值，对获取的V进行归一化；而使用尺度选择下的视觉注意图计算，则在于区域窗口Ω尺寸(M×M) 的变化：随着尺寸M × M 的变化，可获得不同尺度下视觉注意图V；也就是说，对于N个尺度，即从{M_k}(k＝1,2…N)中取窗口时，可以获取视觉注意图{V_k} (k＝1,2…N)；

(1-b)、IR(红外图像)与VI(可见光图像)多窗口的视觉注意图提取

通过步骤(1-a)，将IR代替f获取多窗口的视觉注意图同理获取多窗口的视觉注意图

2、视觉注意图基础上的融合

对于红外图像IR与可见光图像VI，利用局部图像灰度差异计算实现视觉注意图V^IR与V^VI的获取。而随着区域窗口Ω尺寸(M×M)的变化，即对于N个尺度，取不同的窗口大小{M_k}(k＝1,2…N)可以获取视觉注意图与

于是，在不同的尺度k下，图像融合结果为