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一类图像融合的多尺度方法研究

作　者: 郭超
导　师: 文成林
学　校: 河南大学
专　业: 应用数学
关键词: 图像融合 性能评估 多分辨率分析 归一化互信息熵
分类号: TP202.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 185次
引　用: 2次
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内容摘要


近几年来,随着图像传感器技术的迅猛发展,获取图像的途径越来越多。在各个应用领域的需求牵引下,各国学者对多传感器图像融合技术的研究也越来越重视。所谓图像融合是将两个或两个以上传感器获取的关于某个具体场景的图像加以综合,生成一个新的有关此场景的合成图像。来自多个传感器的多源图像能够提供互补或冗余的信息。利用冗余信息可以改善信噪比并且可获得更为可靠的结果。同样,利用互补信息可获得更丰富的细节以及更全面的信息。由于利用了来自多传感器的多源图像,所以,融合后图像对场景的描述比任何单一源图像都更全面、更精确。图像融合技术具有提高系统可靠性和稳定性,增加图像清晰度,扩大空间和时间覆盖范围等优点,因此,在包括遥感、医学、工业以及计算机视觉等在内的诸多民用领域以及包括景象匹配、导航、制导等在内的诸多军事领域都存在着非常广泛的应用。多传感器图像融合算法以及融合结果的性能评估是两个研究热点,本文的研究工作也主要在这两个方面展开。1.建立了一种新的基于概率模型的多尺度图像融合算法。在已获得对同一目标场景的多个传感器观测图像的情况下,给出了图像在时域、多尺度空间中多传感器向量模型,建立了基于该传感器图像的塔式结构子图像集,并且在每个尺度上得到基于每个子图像像素的概率模型;然后在每个尺度上的对应像素处,基于来自不同传感器图像的多个对应像素值,利用最小二乘规则对多尺度概率模型中的参数进行估计;再根据贝叶斯规则对该像素处的像素值进行融合估计;最后利用逆变换,获得目标场景基于多个传感器图像的融合估计结果。多组实验表明,使用本文的算法所得的融合图像不仅能够有效抑止传感器图像中的噪声,还能够保持目标场景的本质特点,从定量分析亦可明显看到该方法的有效性。2.研究了图像融合算法性能评估方法。图像融合结果的性能评估是一个极其重要的问题,对图像融合算法具有指导作用。为此,本文从图像信息转移的角度出发,先对基于信息论的性能指标进行深入分析,进而给出归一化互信息熵的概念。对所提出的性能评价指标性质的理论证明与分析,阐述了其用于图像融合技术性能评估的合理性,并对其有效性进行了实验验证。在本文的最后,不仅对图像融合的进一步研究工作进行了探讨,也对图像融合的前景进行了展望。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 数字图像融合简介  11-18
    1.2.1 数字图像融合的定义  12
    1.2.2 数字图像融合的级别  12-16
    1.2.3 数字图像融合的一般流程  16
    1.2.4 数字图像融合的基本方法  16-17
    1.2.5 数字图像融合的特点  17-18
  1.3 国内外研究现状、难点及未来研究方向  18-20
    1.3.1 国内外研究现状  18-19
    1.3.2 当前研究热点、难点及未来研究方向  19-20
  1.4 本文主要内容及章节安排  20
  1.5 本章小结  20-21
第2章 数字图像融合算法基础  21-32
  2.1 引言  21
  2.2 基于拉普拉斯塔式算法的图像融合  21-23
  2.3 基于小波变换的图像融合  23-30
    2.3.1 二维离散小波变换  24-29
    2.3.2 基于小波变换的图像融合算法  29-30
  2.4 图像融合的一些其他方法  30
    2.4.1 基于PCA 的图像融合  30
    2.4.2 基于神经网络的图像融合  30
  2.5 本章小结  30-32
第3章 基于概率模型的多尺度图像融合方法  32-48
  3.1 引言  32-33
  3.2 图像的多尺度变换  33-34
  3.3 图像多尺度建模  34-38
    3.3.1 图像的时域建模  34-35
    3.3.2 图像像素的多尺度域建模  35
    3.3.3 图像多尺度域的多传感器向量建模  35
    3.3.4 图像多尺度域融合算法  35-38
  3.4 基于最小二乘算法估计模型参数  38-43
  3.5 计算机仿真  43-46
  3.6 本章小结  46-48
第4章 图像融合算法性能评估方法  48-61
  4.1 引言  48
  4.2 信噪比和均方差方法  48-49
  4.3 基于信息理论的性能评价指标  49-56
    4.3.1 熵和交叉熵  49-50
    4.3.2 互信息  50-54
    4.3.3 归一化互信息熵  54-56
  4.4 计算机仿真  56-59
  4.5 本章小结  59-61
总结与展望  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间完成论文情况  68-69
攻读硕士学位期间参加的主要项目  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 一般性问题 > 设计、性能分析与综合 > 随机过程、随机信号
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