基于二维不可分全相位方向滤波器组的图像融合方法研究

论文摘要

随着图像传感器技术、计算机技术的不断发展,图像融合技术的应用也越来越广泛,它主要应用在军事、医学、遥感、目标识别、机器视觉等领域。目前,小波变换已在图像融合中应用很广泛,但是传统张量积小波变换不能充分利用数据本身特有的特征,也不是最优的函数表示方法,而且只能捕捉有限的方向信息：水平、垂直、对角线方向,方向性的缺失使得它不能充分地利用图像本身的几何正则性。近几年图像方向性经过不断地研究,提出了Ridgelet、Curvelet和Contourlet变换等的方法,并且这些变换具有灵活的方向选择性且各向异性,它们已成为各种表现图像方向性中的佼佼者。但是Contourlet变换中方向滤波器组存在不足。前人提出的全相位方向滤波器组可以弥补传统张量积小波变换方向性的缺失和克服Contourlet变换中方向滤波器组的不足,本文将它应用到图像融合中。全相位方向滤波器组是一种纯二维的方向滤波器组,它不需要对图像进行扭转和下采样,简化了计算并保留了图像方向的细节信息,它还具有好的方向选择性,并在恢复时不需要重构滤波器,只需将不同方向上的信息相加。全相位方向滤波器组具有平移不变性、多方向性及各向异性、多分辨率分析等特点。本文将全相位方向滤波器组应用在图像融合中做了以下方面的工作。一方面,本文将拉普拉斯金字塔变换与全相位方向滤波器组变换相结合,提出了2DContourlet变换的多光谱图像融合方法。此方法首先通过IHS变换将多波段影像从RGB颜色空问变换到IHS空间,进而利用2D Contourlet变换和区域融合规则将I分量和全色影像进行融合,得到新的I分量,最后通过IHS逆变换得到最终的RGB融合图像。实验结果表明,同样采用本文的融合方法,基于2D Contourlet变换的融合结果优于Contourlet变换和小波变换,而且它的融合性能在光谱特性上超过IHS变换融合方法。另一方面,本文将传统张量积小波与全相位方向滤波器组变换相结合,提出了一种基于小波-全相位方向滤波器组变换的多聚焦图像融合方法。对不同聚焦图像进行小波-全相位方向滤波器组变换,采用加权平均算子对低频系数进行融合,采用局部方差准则对各个方向上的高频系数进行融合,对融合后的系数进行重构,就得到高低频比例升高的融合图像。实验结果表明,与其他多聚焦图像融合方法相比,该方法显著减少了均方根误差,提高了峰值信噪比,使得融合图像效果较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 图像融合技术概述
• 1.1.1 图像融合概念
• 1.1.2 图像融合层次划分
• 1.2 图像融合的应用领域
• 1.2.1 军事应用
• 1.2.2 遥感图像
• 1.2.3 医学诊断
• 1.2.4 数码相机应用
• 1.3 图像融合的评价标准
• 1.3.1 图像融合质量的主观评价方法
• 1.3.2 图像融合质量的客观评价方法
• 1.4 本文组织
• 第二章 小波变换
• 2.1 小波变换的理论
• 2.1.1 二维小波变换
• 2.1.2 张量积小波和非张量积小波
• 2.2 基于小波变换的图像融合
• 2.2.1 基于小波变换图像融合的主要思想
• 2.2.2 融合规则
• 2.2.3 图像融合影响因素
• 2.3 本章小结
• 第三章 Contourlet变换
• 3.1 拉普拉斯金字塔变换
• 3.2 方向滤波器组
• 3.3 Contourlet变换及性质
• 3.4 基于Contourlet变换的图像融合
• 3.5 本章小结
• 第四章 全相位方向滤波器组及在图像融合中的应用
• 4.1 全相位方向滤波器组
• 4.1.1 二维全相位数字滤波器
• 4.1.2 全相位方向滤波器组
• 4.2 基于2D Contourlet变换的多光谱图像融合
• 4.2.1 2D Contourlet变换
• 4.2.2 基于2D Contourlet变换的多光谱图像融合
• 4.3 基于小波-全相位方向滤波器组变换的多聚焦图像融合
• 4.3.1 小波-全相位方向滤波器组变换
• 4.3.2 基于小波-全相位方向滤波器组变换的多聚焦图像融合
• 4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录：攻读硕士期间发表的学术论文及参与项目
• 致谢