圖像融合開題報告2

畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題目：圖像拼接技術(shù)研究—圖像融合院（系） 電子信息工程專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)班 級 070405姓 名 閆夏學(xué) 號 070405137導(dǎo) 師 高俊釵2011年3月3日畢業(yè)設(shè)計（論文）題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況題目背景：圖像融合是二十世紀(jì)七十年代后期提出的新概念，他是一門綜合了傳感器、圖像處理、信號處理、顯示、計算機(jī)和人工智能等技術(shù)的現(xiàn)代高新技術(shù)[1]。由于圖像融合系統(tǒng)具有突出的探測優(yōu)越性(時空覆蓋寬、目標(biāo)分辨力與測量維數(shù)高、重構(gòu)能力好、冗余性、互補(bǔ)性、時間優(yōu)越性以及相對低成本等)，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家受到高度重視并已取得了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，并在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[2]。研究意義：圖像融合是指綜合兩個或多個多源圖像的信息，圖像融合的目的是綜合同一個場景中的多個圖像的信息，其結(jié)果是更適合人的視覺和計算機(jī)視覺的一幅圖像，或更適合進(jìn)一步圖像處理需要的圖像。融合后的圖像更符合人或機(jī)器的視[3]。圖像融合充分利用多幅圖像資源，通過對觀測信息合理支配和使用，把多幅圖像在空間或時間上的互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則融合，獲得對場景的一致性解釋或描述，使融合后的圖像具有比參加融合的任意一幅圖像更優(yōu)越的性質(zhì)，更精確地反映客觀實際[4]。本文研究的重點——多聚焦圖像的融合是圖像融合研究中一類具有代表性提高圖像信息的利用率和系統(tǒng)對目標(biāo)探測識別的可靠性，廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、數(shù)碼相機(jī)、目標(biāo)識別等領(lǐng)域。本課題所研究的圖像融合利用小波融合算法的優(yōu)越性將多聚焦圖像進(jìn)行綜合處理，從而提高圖像的清晰度和目標(biāo)的可識別程度，得到在一幅場景內(nèi)所有場景均清晰的圖像。利用Matlab軟件仿真，通過融合效果評價準(zhǔn)則來不斷改進(jìn)融合算法，以得到最佳的融合效果。國內(nèi)外相關(guān)研究情況：(LAND－SAT)用多幅光譜圖像進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)合成運(yùn)算，取得了一定的噪聲抑制和區(qū)域增強(qiáng)效果[5]；美國德克薩斯儀器公司(TI)研究將紅外熱像和微光25mm了對坦克的識別能力[7]。到了二十世紀(jì)八十年代末，人們才開始將圖像融合技術(shù)應(yīng)用于一般圖像處理(可見光圖像，紅外圖像，多聚焦圖像等)。九十年代后，圖像融合技術(shù)的研究呈不斷上升趨勢，應(yīng)用的領(lǐng)域也遍及遙感圖像處理、可見光圖像處理、紅外自動目標(biāo)識別、機(jī)器人、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域的熱點研究問題。目前，圖像融合技TMD(戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng))、NMD(國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng))那樣的大系統(tǒng)，還是精確制導(dǎo)導(dǎo)彈、自主式炮彈、微型軍用機(jī)器人這樣的小系統(tǒng)均離不開圖像融合技術(shù)。在民用方面，圖像融合已在遙感、智能機(jī)器人等領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，1997(TheMarsSojournerRover)2004激光束投影儀、攝像機(jī)、全景照相機(jī)、關(guān)節(jié)傳感器和加速度傳感器。在制造業(yè)，圖像融合技術(shù)可以用于產(chǎn)品的檢驗、材料探傷、復(fù)雜設(shè)備診斷、制造過程監(jiān)視、生產(chǎn)線上復(fù)雜設(shè)備和工作的安裝等；在醫(yī)學(xué)上，可通過對CT和核磁共振(MRI)圖像的融合，幫助醫(yī)生做出對疾病更為準(zhǔn)確的診斷；圖像融合還可用于計算機(jī)輔助顯微手術(shù)；在圖像和信息加密方面，通過圖像融合也可實現(xiàn)數(shù)字圖像的隱藏以及數(shù)字水印的圖像植入；另外，圖像融合也可用于交通管理和航空管制。隨著圖像融合技術(shù)研究的不斷深入，圖像融合技術(shù)必將會得到更為廣泛的應(yīng)用[9]。多聚焦圖像融合技術(shù)能夠有效的提高圖像信息的利用率和系統(tǒng)對目標(biāo)探測[10]；工Si.CCD總的來說，學(xué)術(shù)界在圖像融合領(lǐng)域已取得了很大的成績，圖像融合方法也圖像融合技術(shù)缺乏理論指導(dǎo)，雖然關(guān)于圖像融合技術(shù)的公開報道很多，但是每篇文章都是針對一個具體的應(yīng)用問題，對圖像融合技術(shù)還沒有一個統(tǒng)一的理論框架，建立圖像融合的理論框架是目前的一個發(fā)展方向。由于圖像的特殊性，在設(shè)計圖像融合算法時一定要考慮到計算速度和所需的存儲量，如何得到實時、可靠、穩(wěn)定、實用的融合算法是目前研究的一個熱點。另外建立客觀的圖像融合技術(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)也是急需解決的問題。本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施主要內(nèi)容：本論文的主要內(nèi)容包含以下幾個方面：①論述了圖像融合技術(shù)的基本理論、現(xiàn)狀和方法，并對多聚焦圖像融合算法做了分類，同時分析了現(xiàn)有的方法在多聚焦圖像融合方面的局限性[11]。②詳細(xì)闡述了小波變換的多尺度和多分辨率分析的特性和在圖像小波分解和重構(gòu)原理、過程，為基于小波變換的多聚焦圖像融合打下了扎實的理論基礎(chǔ)。③本文對適用于多聚焦圖像融合效果評價的方法做了歸納和總結(jié)，給出了適了實驗參考標(biāo)準(zhǔn)。④研究了小波分解層數(shù)及小波基的選擇對多聚焦圖像融合效果的影響，并給Matlab⑤總結(jié)本論文的研究成果和不足，并指出以后的改進(jìn)方向。研究方案：基于小波變換的圖像融合基于小波多尺度分解的圖像融合的方案，這里以兩幅圖像的融合為例，多幅圖像的融合方法可據(jù)此類推:首先選取兩個源圖像進(jìn)行融合得到第一個融合結(jié)果圖像，再將該結(jié)果圖像和另一個源圖像進(jìn)行融合得到第二個結(jié)果圖像，依次類推就可以得到多幅源圖像的最終融合結(jié)果圖像。其融合處理的過程是首先對兩個源圖像進(jìn)行小波變換得到它們的多分辨分解，再根據(jù)某一融合規(guī)則得到融合后的圖像的多分辨分解，最后根據(jù)小波變換的逆變換得到融合圖像。小波變換的目的是將原始圖像分別分解到一系列頻率通道中，利用其分解后的塔形結(jié)構(gòu)，對不同分解層、不同頻帶分別進(jìn)行融合處理，可有效地將來自不同圖像的細(xì)節(jié)融合在一起。融合時，可以將被融合圖像各自攜帶的不同特征與細(xì)節(jié)在多個分解層、多個頻帶上分別以不同算子進(jìn)行融合。 CampbellRobson的實驗表明人的視網(wǎng)膜圖像就是在不同的頻率通道中進(jìn)行處理的基于小波分解的圖像融合恰恰是在不同的頻率通道上進(jìn)行融合處理的，因而可能獲得與人的視覺特性更為接近的融合效果?；诮鹱炙綀D像融合方法BurtAdelson首先提出的[17]，其早期主要用于圖像的壓縮處理及人或機(jī)器的視覺特性模型研究。圖像的塔形分解是一種方便靈活的多尺度、多分辨率分解，將這種塔形分解應(yīng)用于圖像處理中，可以在不同尺度、不同空間分辨率上對源圖像進(jìn)行融合處理，而且在不同分解層可以應(yīng)用不同的融合規(guī)則，這樣可能得到更符合人眼視覺系統(tǒng)特性的圖像；同時，融合后圖像更有利于進(jìn)一步處理和分析。在基于金字塔的多聚焦圖像融合的這類算法中，源圖像不斷地被濾波，形成一個塔狀結(jié)果。在塔的每一層都用一種融合算法對這一層的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，從而得到一個合成的塔式結(jié)構(gòu)。然后對合成[12]梯度金字塔法、比率低通字塔法[13][14][15]、形態(tài)學(xué)金字塔法[16]等。其中拉普拉斯金字塔是從高斯金字塔分解派生出來的，是比較常用的，但由于拉普拉斯金字塔的圖像融合法由于層間分解量之間具有相關(guān)性，會導(dǎo)致融合結(jié)果沒有小波[18]。步驟如下：建立圖像的高斯塔形分解；由高斯金字塔建立圖像的拉普拉斯金字塔[19]；(3)基于拉普拉斯金字塔的圖像融合算法。預(yù)期成果形式法。MATLABMATLAB編寫程序時，對錯誤的程序進(jìn)行分析并進(jìn)行改正視頻拼圖中的圖像融合需要同時滿足兩個目的,實現(xiàn)色彩平滑過渡,但又不能過分地平滑圖像,否則會導(dǎo)致平滑區(qū)域的像素值和原始圖像的像素值之間差異太大,丟失紋理細(xì)節(jié),造成圖像失真[20]。研究工作進(jìn)度12－34第5-12周：使用Matlab進(jìn)行程序的編寫；1314-15第16-17周：調(diào)試整個系統(tǒng)的功能，撰寫畢業(yè)論文；第18周：進(jìn)行畢業(yè)論文答辯。主要參考文獻(xiàn)：9（8）：1002-10072002，23（5）：89-941-7時永剛，鄒謀炎.圖像配準(zhǔn)中統(tǒng)計型相似性測度的比較與分析.計算機(jī)學(xué)報，2004，27（9）：1278-128332（2）：174-178HIS2003，31（3：368-371HIS新方法.西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，22（4）：422-425機(jī)工程與應(yīng)用，2004，7：