(完整版)多源圖像融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)名稱：多源圖像融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈭D像融合的目的、意義和用途，理解和掌握圖像融合的基本原理。熟練掌握圖像融合的實(shí)現(xiàn)步驟和流程。掌握圖像多分辨率分解的基本方法。掌握小波多分辨分析。能夠利用MATLAB或C++實(shí)現(xiàn)基于小波分析的兩幅或多幅圖像的融合。能夠?qū)θ诤辖Y(jié)果進(jìn)行簡單的定量評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)原理多源光電圖像融合試講多源信道所采集的同一目標(biāo)的圖像經(jīng)過一定的圖像處理，提取各自信道的信息，最后綜合成統(tǒng)一圖像或綜合圖像特征以供進(jìn)一步的處理，本實(shí)驗(yàn)用到的圖像融合方法原理如下?？臻g域代數(shù)運(yùn)算(或邏輯運(yùn)算)像素級(jí)圖像融合假設(shè)參加融合的圖像分別為A、B，圖像的大小為MN，經(jīng)融合后得到的融合結(jié)果圖像為F，那么，對A、B兩個(gè)源圖像的像素灰度值進(jìn)行最小準(zhǔn)則及加權(quán)平均融合的實(shí)驗(yàn)原理分別如下：基于最小準(zhǔn)則的融合 加權(quán)平均融合 其中，為圖像中像素點(diǎn)的位置，是加權(quán)系數(shù)，。基于小波變換的圖像融合由于正交小波分解具有非冗余性，使得圖像經(jīng)小波分解后的數(shù)據(jù)總量不會(huì)變大，利用小波分解的方向性，就又可能針對人眼對不同方向的高頻分量具有不同分辨率這一視覺特性，獲得視覺效果更佳的融合圖像。對一幅圖像進(jìn)行N層的小波分解，形成3N1個(gè)不同頻帶的數(shù)據(jù)，其中有3N個(gè)包含細(xì)節(jié)信息的高頻帶和一個(gè)包含近似分量的低頻帶?；谛〔ǚ纸獾膱D像融合方法一般分為3個(gè)步驟，首先將多源圖像進(jìn)行分解，得到多分辨率分解，然后對不同頻率系數(shù)進(jìn)行不同方法的融合，最后通過提升反變換得到融合圖像。基于小波的圖像融合流程如圖1所示：上圖中，融合決策可以采用前述的加權(quán)方式或者所謂能量最大化的原則，見式3。 上式中，D表示小波分解后源圖像與融合圖像在分解的第l級(jí)的各個(gè)高頻分量，X,Y指輸入圖像。也就是選擇各個(gè)源圖像經(jīng)小波分解之后，各個(gè)對應(yīng)高頻子帶成分絕對值的最大值，作為融合圖像的對應(yīng)子帶信號(hào)。融合圖像最低分辨率低頻信號(hào)，則可以使用簡單加權(quán)平均融合得到，或者也可以使用能量最大化原則。融合前后圖像的定量評(píng)價(jià)基于信息量的評(píng)價(jià)指標(biāo)：熵：衡量圖像中的信息量的豐富程度，其表達(dá)式為： 基于梯度值的評(píng)價(jià)：空間頻率：反映一幅圖像空間域的總體活躍程度，其公式為： 其中：RF為空間行頻率；CF為空間列頻率，且： 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建，利用紅外成像儀等搭建多源光電圖像采集平臺(tái)，并采集圖像作為融合圖像的源數(shù)據(jù)。使用步驟1所采集的圖像，或者打開實(shí)驗(yàn)指定的源圖像所在文件夾，選擇合適待融合圖像；根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，在VS平臺(tái)或MATLAB中編寫實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中要求完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的仿真程序，并調(diào)試運(yùn)行調(diào)試好的程序，判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，對融合圖像進(jìn)行分析，將正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖保存，方便實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析分析：通過利用小波變換對同一場景的兩幅圖像的融合可以看出，融合后的圖像較融合前的圖像能夠更加全面，詳細(xì)的表現(xiàn)場景的特征。實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)和建議心得體會(huì)：通過這次實(shí)驗(yàn)讓我掌握了圖像融合及其評(píng)價(jià)的基本知識(shí)，并能夠進(jìn)行簡單的圖像融合實(shí)驗(yàn)而且提高了自己的動(dòng)手能力以及對圖像處理的興趣。建議：可以要求同學(xué)們用多其它方式進(jìn)行圖像融合比較各種方式間的優(yōu)劣。思考題簡述圖像的融合的目的、意義及其主要應(yīng)用領(lǐng)域。目的:通過對多幅圖像間的冗余數(shù)據(jù)和互補(bǔ)信息的處理來提高圖像的可靠性和清晰度，從而更有利于人眼的識(shí)別和機(jī)器的自動(dòng)探測。意義：圖像融合可明顯的改善單一傳感器的不足，提高結(jié)果圖像的清晰度及信息包含量，有利于更為準(zhǔn)確、更為可靠、更為全面地獲取目標(biāo)或場景的信息。因此，對圖像融合技術(shù)展開深入的研究，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國防事業(yè)的建設(shè)均具有非常重要的意義。應(yīng)用領(lǐng)域：目前圖像融合在遙感探測、安全導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)圖像分析、反恐檢查、環(huán)境保護(hù)、交通監(jiān)測、清晰圖像重建、災(zāi)情檢測與預(yù)報(bào)等領(lǐng)域都有著重大的應(yīng)用價(jià)值。小波多分辨分析與塔式分解的差異主要表現(xiàn)在什么方面？小波多分辨分析的緊致性、對稱性和正交性優(yōu)于塔式分解。小波變換的分解層數(shù)對融合圖像的光譜質(zhì)量和空間質(zhì)量有什么影響?分解層數(shù)過多，產(chǎn)生的子帶就越多，邊界延拓越大，從而造成過大的信號(hào)移位和邊界失真，最終導(dǎo)致融合圖像的光譜質(zhì)量和空間質(zhì)量變低。程序源代碼clc;clearall;closeall;clear%%讀取并顯示圖1[X1,map1]=imread('E:\學(xué)科\圖像實(shí)驗(yàn)\多源圖像融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)\fusionimages\01\1801i.bmp');subplot(2,2,1);imshow(X1);colormap(map1);title('原圖1')%%讀取并顯示圖2[X2,map2]=imread('E:\學(xué)科\圖像實(shí)驗(yàn)\多源圖像融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)\fusionimages\01\1801v.bmp');subplot(2,2,2);imshow(X2);colormap(map2);title('原圖2');%%將圖像變?yōu)橐痪Sifndims(X1)==3%ndims為求數(shù)組維數(shù)的函數(shù)X3=rgb2gray(X1);elseX3=X1;%·否則直接賦值endifndims(X2)==3X4=rgb2gray(X2);elseX4=X2;endX3=double(X3);%轉(zhuǎn)換成雙精度數(shù)據(jù)X4=double(X4);%%進(jìn)行小波變換[c0,s0]=wavedec2(X3,2,'sym4');%小波變換[c1,s1]=wavedec2(X4,2,'sym4');%小波變換%%融合%低頻系數(shù)的處理(取平均值)s_c1=size(c1);Coeff=zeros(1,s_c1(2));Temp=zeros(1,2);Coeff(1:s1(1,1))=(c0(1:s1(1,1))+c1(1:s1(1,1)))/2;%下面進(jìn)行高頻系數(shù)的處理（取最大值）Max1=c0(s1(1,1)+1:s_c1(2));Max2=c1(s1(1,1)+1:s_c1(2));MM=(abs(Max1))>(abs(Max2));Y=(MM.*Max1)+((~MM).*Ma