專利名稱：基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種圖像處理領(lǐng)域的圖像融合方法，具體涉及一種基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法。
背景技術(shù)：
圖像融合在國防系統(tǒng)，遙感圖像，醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，它的目的就是要整合一個場景的多幅圖像信息，最終得到一幅增強(qiáng)的組合圖像，比任何一個單一的源圖像含有更多信息量。多焦點(diǎn)圖像是該領(lǐng)域的重要分支，在數(shù)字照相機(jī)應(yīng)用中，由于光學(xué)鏡頭的聚焦深度限制，很難在一幅圖像中聚焦所有重要的特征和目標(biāo)。一個可行的解決方案就是利用多焦點(diǎn)圖像融合技術(shù)，將不同聚焦深度的多幅圖像組合到一起，獲得所有相關(guān)目標(biāo)均聚焦的單一圖像。完美的融合結(jié)果可以通過手工描繪多幅圖像的聚焦區(qū)域然后拼接到一起，這個拼接結(jié)果可以作為檢驗(yàn)融合方法的金標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有的融合方法可以歸為空間域和變換域兩大類?；跈?quán)重的像素融合是空間域最直接的一種融合方式，具有容易實(shí)現(xiàn)，包含了圖像原始信息的優(yōu)點(diǎn)，但易于造成模糊效果，對于噪聲和非配準(zhǔn)信息高度敏感。許多研究人員提出通過劃分圖像區(qū)域來改善融合結(jié)果，這樣對圖像塊進(jìn)行融合避免了像素融合的問題，然而卻會造成圖像塊之間的匹配不準(zhǔn)問題，嚴(yán)重影響融合圖像的視覺效果，同時，分割結(jié)果的好壞會對融合結(jié)果起到非常重要的作用，而圖像分割始終都是很具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。變換域的方法利用多分辨率的概念，借助不同種小波各自的優(yōu)勢，研究人員提出了基于金字塔，離散小波，脊波，輪廓波，剪切波等變換的融合方法。多分辨率變換域內(nèi)的系數(shù)代表了圖像的銳利度和邊緣，對于檢測圖像顯著特征很有意義，但其和圖像像素值沒有一一對應(yīng)關(guān)系，一個系數(shù)的改變會影響幾個像素值，這樣在反變換的過程中，源圖像的一些信息就會損失。四元數(shù)小波變換相比于其它多分辨率變換方法，具有優(yōu)越的性質(zhì)，比如系數(shù)近似移不變，相位系數(shù)提供了更豐富的圖像紋理信息等。四元數(shù)小波變換提供了四元數(shù)表示的子帶，它的系數(shù)可以通過代數(shù)運(yùn)算轉(zhuǎn)換為一個幅值和三個相位的形式——其幅值具有近似移不變特性，三個二維相位包含了描述局部二維結(jié)構(gòu)的幾何信息。因?yàn)樗脑獢?shù)小波相位系數(shù)具有紋理表示能力，所以結(jié)合四元數(shù)小波變換和區(qū)域分割的方法為多焦點(diǎn)圖像融合提供了一種新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有圖像融合方法結(jié)果視覺效果較差的問題，而提供了基于四元數(shù)小波變換和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，而達(dá)到改善多焦點(diǎn)圖像融合效果的目的。本發(fā)明的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法按以下步驟實(shí)現(xiàn):步驟一:對待融合多焦點(diǎn)圖像進(jìn)行四元數(shù)小波變換，得到實(shí)部-虛部表示的四元數(shù)小波系數(shù):q = a+bi+c j+dk (I)
其中:q為四元數(shù)代數(shù)符號，a為四元數(shù)實(shí)部系數(shù)，b為四元數(shù)虛部i分量系數(shù)，c為四元數(shù)虛部j分量系數(shù)，d為四元數(shù)虛部k分量系數(shù)，a, b, c, d e R, i, j, k為三個虛部；步驟二:將實(shí)部-虛部表示的四元數(shù)小波系數(shù)轉(zhuǎn)換為幅值-相位表示形式:q=|q|ei4>ekV0 (2)其中
權(quán)利要求
1.基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: 步驟一:對待融合多焦點(diǎn)圖像進(jìn)行四元數(shù)小波變換，得到實(shí)部-虛部表示的四元數(shù)小波系數(shù): q = a+bi+cj+dk (I) 其中:q為四元數(shù)代數(shù)符號 ，a為四元數(shù)實(shí)部系數(shù)，b為四元數(shù)虛部i分量系數(shù)，c為四元數(shù)虛部j分量系數(shù)，d為四元數(shù)虛部k分量系數(shù)，a, b, c, d e R, i, j, k為三個虛部；步驟二:將實(shí)部-虛部表示的四元數(shù)小波系數(shù)轉(zhuǎn)換為幅值-相位表示形式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述步驟二中，相位角(Φ，θ，ψ)的計算步驟如下: 1)首先將四元數(shù)代數(shù)符號q歸一化為單位四元數(shù)，即模值為I; 20計算
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述步驟三中， 四元數(shù)小波相位系數(shù)方差σ的計算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述步驟四中，焦區(qū)和非焦區(qū)兩個部分判定算子定義為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述步驟四中區(qū)域分割方法是基于待融合多焦點(diǎn)圖像像素點(diǎn)的集合由權(quán)重圖G來描述的，圖的節(jié)點(diǎn)即待融合多焦點(diǎn)圖像的像素點(diǎn)，每一對節(jié)點(diǎn)之間由邊緣連接，每一個邊緣處的權(quán)重W(i，j)表示節(jié)點(diǎn)i和j的相似性，通過切斷連接兩部分的邊緣將權(quán)重圖G = (V，E)分割成非連接的點(diǎn)集A和B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，其特征在于所述步驟五中，假設(shè)待融合多焦點(diǎn)圖像I1的區(qū)域分割結(jié)果為聚焦區(qū)域A1和非聚焦區(qū)域BpA1與B1的連接處為CnA1 U B1 U C1 = I1且
全文摘要
基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法，本發(fā)明涉及一種圖像處理領(lǐng)域的圖像融合方法，具體涉及一種基于四元數(shù)小波和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有圖像融合方法結(jié)果視覺效果較差的問題，而提供了基于四元數(shù)小波變換和區(qū)域分割的多焦點(diǎn)圖像融合方法。步驟一對待融合多焦點(diǎn)圖像進(jìn)行四元數(shù)小波變換；步驟二將實(shí)部-虛部表示的四元數(shù)小波系數(shù)轉(zhuǎn)換為幅值-相位表示形式；步驟三統(tǒng)計四元數(shù)小波相位系數(shù)的分布，計算四元數(shù)小波相位系數(shù)方差；步驟四對四元數(shù)小波相位系數(shù)方差進(jìn)行區(qū)域分割；步驟五根據(jù)區(qū)域分割結(jié)果設(shè)計融合權(quán)重，對待融合多焦點(diǎn)圖像進(jìn)行融合。本發(fā)明應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域。
文檔編號G06T5/50GK103106647SQ20131007114
公開日2013年5月15日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者金晶, 劉義鵬, 沈毅, 王強(qiáng) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)