[发明专利]一种海上中长波红外图像融合方法在审

专利信息
申请号: 202011501593.1 申请日: 2020-12-17
公开(公告)号: CN112614082A 公开(公告)日: 2021-04-06
发明(设计)人: 郑鑫;陈良栋;吴强;康迪;和薇;代慧峰 申请(专利权)人: 北京工业大学
主分类号: G06T5/50 分类号: G06T5/50
代理公司: 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 代理人: 沈波
地址: 100124 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 海上 长波 红外 图像 融合 方法
【权利要求书】:

1.一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于,具体步骤如下:

步骤1,构建非下采样金字塔和非下采样方向滤波器组,中波红外图像和长波红外图像作为输入,进行图像多尺度多方向分解;首先通过对金字塔滤波器进行填零上采样构建非下采样金字塔滤波器,对图像进行N级分解得到N个高频子带系数和一个低频子带系数;然后初始化方向滤波器组,通过对两个双通道扇形滤波器进行填零上采样得到四通道非下采样方向滤波器组,将N个高频子带系数作为非下采样方向滤波器组的输入进行方向分解;

步骤2,基于全变分模型进行低频系数融合,步骤1中分解所得低频子带系数作为步骤2的输入,将融合后低频子带系数初始化为长波红外低频子带系数,与长波低频子带系数做差取L2范数,并计算中长波红外低频系数之间的梯度差,依靠梯度下降流对长波红外图像低频系数进行平滑,同时保证轮廓边缘尽可能不被平滑,为了保留长波图像中的整体亮度并且融入中波图像中边缘细节;

步骤3,基于显著性分析进行高频系数融合,将原始的中长波红外图像作为输入,通过窗口滑动遍历整张图像,利用中值滤波和均值滤波求取显著图,均值滤波取滑动窗口内均值对中心像素进行替换,采用线性的方法,平均整个窗口范围内像素值,破坏了图像细节,中值滤波取滑动窗口内中值对中心像素进行替换,采用非线性方法保护了图像尖锐的边缘;对均值结果与中值结果做差后取绝对值即能得到图像高通结果,通过与高通成分均值比较,大于均值的像素点权重设为1,低于高通成分均值的像素点设为0,得到相应的加权矩阵,最后通过加权矩阵对中长波红外图像高频子带系数加权计算得到融合后的高频子带系数;

步骤4,NSCT逆变换图像重建,将融合后的N个高频子带系数于一个低频系数作为新的各层分解成分,进行NSCT逆变换得到最终图像融合结果。

2.根据权利要求1所述的一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于:步骤1中,对原始图像使用N级NSCT分解可获得个子带,其中包括个高频子带,lj为j尺度下的方向分解级数,分解得到的子带图像与原始图像大小一致;NSCT采用非下采样金字塔和非下采样方向滤波器组使得图像具有完全平移不变形,能够在多尺度多方向上对图像进行分析,且NSCT分解变换后的各个子带的尺寸特性与原图相同,有利于后续融合的规则制定。

3.根据权利要求1所述的一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于:所利用融合的源图像为响应波长分别为3~8μm和8~14μm的中波和长波相机所摄的海上红外图像,中波和长波相机通过同一个镜头捕捉画面,经过三棱镜将红外辐射分别折射到中长波各自焦平面阵列,其把辐射量转换为电压或电路输出,通过积分和采样电路以及低通滤波器转换电压信号输出,得到红外图像。

4.根据权利要求1所述的一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于:所用NSCT分解级数为3级,方向分解个数为8,NSP变换采用的是‘pyrexc’滤波器,NSDFB采用的是‘vk’滤波器。

5.根据权利要求1所述的一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于:所采用全变分模型的保真项为正则项为Lf、LLW和LMW分别为融合结果、长波图像的低频系数和中波图像的低频系数,权衡系数λTV大小为0.5,最大迭代次数为15。

6.根据权利要求1所述的一种海上中长波红外图像融合方法,其特征在于:显著性分析采用的中值滤波和均值滤波掩膜大小为3*3,计算加权矩阵的规则为大于高通系数均值的置为1,小于则置为0。

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