[发明专利]一种基于像素级的快速图像融合算法

说明书

本发明公开了一种基于像素级的快速图像融合算法，先对可见光图像进行色彩空间变换，将可见光图像由RGB空间转换至YUV空间下；然后分别获取可见光图像和红外图像的自适应权值；采用加权平均法进行可见光图像和红外图像的融合过程处理；再对融合结果进行优化调整；最后对可见光图像进行色彩空间变换，将图像从YUV色彩空间变换至RGB空间下，完成图像融合的整个过程。本发明的算法能够在像素层面对可见光图像和红外图像进行融合，充分结合了可见光图像的丰富光谱信息和高分辨率，以及红外图像所反映的独特热辐射特征，实现融合图像信息的最大化。

技术领域

本发明属于一种光学图像处理算法，具体涉及一种应用于机载光电吊舱中的基于像素级的快速图像融合算法。

背景技术

图像融合作为一种综合处理多传感器图像数据的有效技术，得到了广泛的应用，尤其是可见光和红外传感器领域，其应用范围已遍及军事、安全监控等领域。

可见光光谱信息丰富，在一定照度下能反映场景的细节，但在照度不足时对比度较低；红外图像为热辐射图像，目标的灰度值由自身与背景的温度差决定，在照度低时依然能够发现目标，但是分辨率不高，色彩不够丰富。单独使用可见光或红外图像均存在不足之处，而图像融合技术能够有效综合二者的特征信息，增强场景理解，突出目标，有利于在隐藏、伪装和迷惑的情况下更快、更精确地探测目标。

机载光电吊舱集光学、机械、自动控制和通讯技术为一体，是航空航天领域的重要搜索、侦察设备，常搭载可见光和红外传感器，因此，研究应用于机载光电吊舱中的快速图像融合技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种在像素层面进行的可见光和红外图像快速融合算法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于像素级的快速图像融合算法，包括如下步骤：

a)，对可见光图像进行色彩空间变换

按如下公式将可见光图像由RGB空间转换至YUV空间下：

获取转换后的可见光YUV图像，对可见光YUV图像的Y分量图像和红外图像进行图像增强处理，提升其对比度，增大图像中目标和背景之间的反差；

b)，获取可见光图像和红外图像的自适应权值

按如下公式分别计算可见光图像和红外图像的信息熵：

式中P(i)表示图像中灰度值为i的像素所占的比例；

得到融合过程中可见光图像所占的权值：

以及，融合过程中红外图像所占的权值：

式中Ent_tv和Ent_ir分别代表可见光图像和红外图像的信息熵；

c)，图像融合

按如下公式采用加权平均法进行可见光图像和红外图像的融合过程处理：

F＝P_tv×f_tv+P_ir×f_ir，

式中f_tv代表融合前可见光图像的灰度值，f_ir代表融合前红外图像的灰度值，F代表融合结果图像的灰度值；

d)，对融合结果进行优化调整

按如下公式计算优化融合后图像的灰度值：