一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，屬于圖像處理領(lǐng)域以及信息融合領(lǐng)域。本發(fā)明在圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)上，將待融合的低分辨率源圖像看成是一幅多通道圖像，通過(guò)構(gòu)建其結(jié)構(gòu)張量求得多通道圖像梯度特征的單值表示，根據(jù)低分辨率融合圖像與多通道圖像之間具有相同或相近的梯度特征，建立圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)模型：在該模型中，通過(guò)引入分?jǐn)?shù)階微分和分?jǐn)?shù)階全變分最小化方法實(shí)現(xiàn)噪聲抑制，并通過(guò)雙向?yàn)V波擴(kuò)散來(lái)增強(qiáng)圖像邊緣信息，抑制虛假信息的產(chǎn)生。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法不能同時(shí)進(jìn)行融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)的不足，在目標(biāo)成像、安全監(jiān)視等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，屬于圖像處理領(lǐng)域以及信息融合領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]多源圖像融合是把不同類型的傳感器(或同一類型傳感器在不同時(shí)刻或方式下)所獲取的有關(guān)某一具體場(chǎng)景的多幅圖像信息進(jìn)行綜合，生成一幅新的有關(guān)此場(chǎng)景的解釋，以便對(duì)該場(chǎng)景或目標(biāo)進(jìn)行更為清晰、完整、可靠的描述。通過(guò)綜合而獲得的圖像，能有效克服單一傳感器圖像數(shù)據(jù)在幾何、光譜、時(shí)間以及空間分辨率方面的差異性和局限性，這非常有利于對(duì)事件或物理現(xiàn)象進(jìn)行識(shí)別、理解和定位。目前，該技術(shù)因具有冗余性、互補(bǔ)性、時(shí)間優(yōu)越性、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、醫(yī)療成像與診斷、遙感測(cè)繪、軍事等相關(guān)領(lǐng)域。
[0003]國(guó)內(nèi)外學(xué)者在多源圖像融合方面取得了一系列研究成果，提出了一些性能優(yōu)異的融合算法。這些算法主要有基于多尺度分解的融合方法、基于假彩色的融合方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的融合方法等。這些傳統(tǒng)的融合方法通常需要假設(shè)源圖像具有較好的空間分辨率和清晰度。當(dāng)這些假設(shè)被滿足時(shí)，融合方法便能獲得較為滿意的融合效果。然而，現(xiàn)實(shí)中的許多成像系統(tǒng)，如紅外成像儀和CCD照相機(jī)等因固有傳感器陣列排列密度的限制，使得采集到的圖像分辨率不可能很高。這使得融合結(jié)果的分辨率達(dá)不到應(yīng)用的需要或不能滿足人眼的視覺(jué)觀察需要。顯然，這類對(duì)源圖像具有較高要求的融合方法極大地限制了算法的應(yīng)用推廣，更不能滿足現(xiàn)實(shí)需求。針對(duì)這一問(wèn)題通?？上葘?duì)源圖像進(jìn)行超分辨率實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)其融合；或者先對(duì)低分辨率圖像進(jìn)行融合然后再對(duì)融合結(jié)果進(jìn)行超分辨率實(shí)現(xiàn)。這樣做雖然都能得到分辨率較高的融合圖像，但很容易把第一步圖像處理過(guò)程中引入的一些虛假信息傳送到最終的結(jié)果中，并影響最終結(jié)果的視覺(jué)效果。
[0004]為解決傳統(tǒng)圖像融合方法功能單一，且對(duì)待融合圖像空間分辨率具有較高要求的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)出能同時(shí)執(zhí)行圖像融合與分辨率提升的變分與分?jǐn)?shù)階微分方法。該方法從應(yīng)用的實(shí)際需求出發(fā)，避免了傳統(tǒng)方法對(duì)源圖像具有較超分辨率的要求。從這一層面來(lái)說(shuō)，該研究不再局限于多源圖像信息利用率的保持上，更重要的是利用變分與分?jǐn)?shù)階微分的某些特性構(gòu)建出具有雙重或多重功能的圖像融合模型，以此提升融合圖像的空間分辨率，以便于人眼視覺(jué)的觀察以及融合結(jié)果的后續(xù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，以用于解決傳統(tǒng)圖像融合方法功能單一，且對(duì)待融合圖像空間分辨率具有較高要求的不足。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，所述方法的步驟如下:a、將多源待融合的7幅低分辨率圖像
【權(quán)利要求】
1.一種基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述方法的步驟如下: A、將多源待融合的7幅低分辨率圖像
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:




所述帶權(quán)值的多通道圖像f(x,y)的結(jié)構(gòu)張量At描述如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:將KCr，jO的值進(jìn)行歸一化處理，使其處于[O，I]范圍內(nèi)；其中
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述步驟C中，降采樣操作HI為P.I.Q..其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其
牛寸征在于:所述
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述 、Y、β、—Ν 與 Mcf 的取值分別為 1.6、1、0.05、1.6、0.085、0.001。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述步驟G中，采樣操作
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變分與分?jǐn)?shù)階微分的圖像融合與超分辨率實(shí)現(xiàn)方法，其 特征在于:所述初始融合圖像
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK103854267SQ201410088525
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】李華鋒, 余正濤, 毛存禮, 郭劍毅, 李小松, 劉志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)