[发明专利]一种基于整体变分的红外和可见光图像融合方法

摘要

本发明公开了一种基于整体变分的红外和可见光图像融合方法，采用整体变分算法，迭代后的融合图像分别与可见光和红外图像做差运算，分别得到可见光和红外残余图像。其中红残余图像作为整体变分算法的逼近项，控制融合图像与红外图像的相似度。对可见光残余图像求梯度作为整体变分算法的正则项，同时引入关于红外残余图像的非增扩散函数来引导扩散来抑制红外图像信息的平滑，把图像融合问题转化为去噪问题。引入时间变量，构造非线性扩散方程，求方程的稳态解，利用能量最小化来解决泛函求极值问题。本发明的有益效果是利用融合后的图像保留可见光图像细节纹理，同时保留红外图像信息的特点，图像主观效果较好，且EN指标、MI指标、Q‑G指标较好。

主权项

1.一种基于整体变分的红外和可见光图像融合方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立整体变分图像融合模型J(u)，其中为图像像素空间；u_fuse、u_ir和u_vi分别为融合图像、红外和可见光图像；和分别表示梯度和梯度的模；λ≥0，为拉格朗日乘子，用来衡量红外和可见光图像的权重；图像u_fuse‑u_vi的强度信息视为有用信息；图像u_fuse‑u_vi的细节信息视为噪声，称为可见光残差图像；(1)式中为保真项，控制u_fuse与u_ir的相似程度；(1)式中为正则项，是对(u_fuse‑u_vi)整体变分的测度，它衡量图像(u_fuse‑u_vi)的跳变量，抑制它就会抑制噪声，将去噪问题就转换为能量最小化问题，即求J(u)的最小值；步骤2：求解式(1)泛函极值，采用相应的欧拉‑拉格朗日方程：(2)式中div表示散度；步骤3：对(2)式的数值解法为通过引入时间变量，构造出非线性扩散方程，从而求出方程的稳态解：步骤4：在(3)式右端引入非增扩散函数g(·)来引导扩散：g_k(|u_fuse‑u_vi|)＝exp(‑(|u_fuse‑u_vi|/k)²)  (4)(4)式中exp(·)表示指数，系数k为阻止扩散的阈值，其值约为1；g_k(|u_fuse‑u_vi|)具有如下性质：当|u_fuse‑u_vi|小于k时，表示像素强度弱，扩散得到加强，图像被平滑；当|u_fuse‑u_vi|大于k时，表示强度较大的有用信息，扩散得到抑制，图像得到增强；得到图像的融合模型为：