基于潜在低秩表示与复合滤波的红外与弱可见光增强图像融合方法

针对传统红外与弱可见光图像融合算法中存在的亮度与对比度低、细节轮廓信息缺失、可视性差等问题,提出一种基于潜在低秩表示与复合滤波的红外与弱可见光增强图像融合方法.该方法首先利用改进的高动态范围压缩增强方法增强可见光图像提高亮度;然后利用基于潜在低秩表示与复合滤波的分解方法分别对红外与增强后的弱可见光图像进行分解,得到相应的低频和高频层;再分别使用改进的对比度增强视觉显著图融合方法与改进的加权最小二乘优化融合方法对得到的低频和高频层进行融合;最后将得到的低频和高频融合层进行线性叠加得到最终的融合图像.与其他方法的对比实验结果表明,用该方法得到的融合图像细节信息丰富,清晰度高,具有良好的可视性.     

基于改进梯度投影NMF和复Contourlet变换的遥感图像融合

为了尽可能地保留全色图像的空间信息和多光谱图像的光谱信息,提出了一种基于改进梯度投影非负矩阵分解和复Contourlet变换的遥感图像融合方法.首先,以多光谱图像的强度分量图像为标准,对全色图像做直方图匹配,得到新的全色图像;然后,利用复Contourlet变换分别分解多光谱图像的强度分量图像和新的全色图像,得到各自对应的低频分量和高频分量;接着,对两幅低频分量图像采用改进梯度投影的非负矩阵分解作为融合规则获取新的低频分量,并对两幅高频分量图像使用系数绝对值较大法获取新的高频分量;最后,通过逆复Contourlet变换和逆色调-饱和度-强度变换获得融合后的图像.大量实验结果表明,与HSI方法、NMF与无下采样Contourlet变换结合的方法以及提升小波变换与HSI结合的方法相比,本文方法获得的融合图像具有更高的空间分辨率和更多的光谱信息.     

基于光谱响应函数的遥感图像融合对比研究

遥感图像融合是一个十分重要的问题,目前已出现了很多融合方法.一些现有方法可以从高空间分辨率全色数据中提取细节特征,并注入到低空间分辨牢多光谱数据中,同时尽可能保持多光谱数据的光谱特性.现有方法一般都不能利用遥感成像系统的物理信息,因此可能导致融合结果发生严重的光谱扭曲.该文采用适当的遥感图像融合模型对图像融合问题进行分解,将融合问题归结为空间细节调制参数构建与空间细节信息提取两个子问题,在对传感器光谱响应函数(SRF)的分析基础上,构建合理的空间细节调制参数.依据对现有方法的分类,文章将三种基于SRF的空间细节调制参数构建方法,与高斯高通滤波提取的空间细节信息结合,产生三种基于SRF的遥感图像融合方法.这些方法在Ikonos数据上进行了试验和分析,并与GS和HPM方法进行对比.     

2D经验模态分解与非下采样方向滤波器组的红外与可见光图像融合算法

针对当前红外(IR)与可见光(VI)图像融合中细节保留能力不足及目标配准精度不高的问题,设计了一种多尺度2D经验模态分解耦合非下采样方向滤波器组(NSDFB)的红外与可见光图像融合算法。分别计算红外与可见光图像的熵值,并比较二者阈值的大小,计算阈值较大图像的残差。通过2D经验模态分解(2D-EMD)和NSDFB机制,构建了多尺度方向分解模型,将熵值较大图像的残差和熵值较小的图像变换为高频方向系数与低频系数,以获得源图像的细节和特征信息。对于低频系数,引入加权平均作为低频系数的融合准则;根据区域能量对比度与清晰度来定义融合规则,完成高频系数的融合。利用2D-EMD多尺度分解逆变换将获取的低频与高频系数生成新图像。实验表明:与当前常用红外与可见光图像融合对比,所提算法具有更高的融合质量,所输出的图像具有更好的对比度与丰富的细节信息。     

一种多光谱与高分辨率全色图像融合新算法

提出了一种新的基于小波变换的多光谱与高分辨率图像融合方法.该方法通过强度因子有效地将高分辨率图像经小波分解的低频分量信息融合到多光谱图像经小波分解的低频分量中去,使得经过小波反变换的融合图像较大程度地保留了多光谱图像的光谱信息和高分辨率图像的空间分辨率.给出了该方法的融合结果,并与小波变换法(WT方法)进行了比较,证明了该图像融合方法的正确和有效性.     

改进投影梯度NMF的NSST域多光谱与全色图像融合

为了有效结合多光谱图像的光谱信息和全色图像的空间细节信息,进一步改善融合后多光谱图像的质量,提出了基于改进投影梯度非负矩阵分解(NMF)和改进脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样Shearlet变换(NSST)域多光谱和全色图像融合方法。对多光谱图像进行亮度-色度-饱和度(IHS)变换,将其亮度分量与全色图像进行直方图匹配,增强全色图像的对比度;分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像进行NSST变换,对二者的低频系数利用改进投影梯度NMF进行融合,进一步提高融合后图像的空间信息;对于高频子带系数,采用基于改进PCNN的方法进行融合,增强图像的细节信息;经非下采样Shearlet逆变换得到融合后的亮度分量,进行IHS逆变换得到融合图像。大量实验结果表明,所提出的方法在保留多光谱图像光谱信息的同时,增强了融合图像的空间细节表现能力,优于现有的基于IHS变换、基于非下采样Contourlet变换(NSCT)和NMF、基于NSCT和PCNN等几种融合方法。     

基于局部相关性的遥感图像全色锐化算法

为了增强多光谱图像的空间分辨率同时避免出现严重的光谱扭曲,对插值放大后的多光谱图像和原始全色图像分别作相同层数的非下采样轮廓波变换分解.在相应低频子带中,分别选取以待融合像素点为中心,大小为5×5的滑动窗口,计算待融合像素点的局部相关系数与四阶相关系数.如果局部相关系数大于四阶相关系数,说明该位置上的地物存在相似的光谱特征,因此用全色图像的高频系数替代多光谱图像的高频系数;反之,保持多光谱图像的高频系数不变.最后将多光谱图像的低频系数和替换后的高频系数进行非下采样轮廓波逆变换得到融合图像.采用Landsat 7遥感图像,对比给出了本文与现有同类最新文献融合结果及其主客观评价指标.实验结果表明,本文算法在提高空间分辨率与保持光谱信息两个方面都具有较好的效果.     

结合深度学习的非下采样剪切波遥感图像融合

遥感图像融合是指将不同传感器得到的具有不同观测特性的图像信息有选择、有策略地结合起来,以得到具有更优观测特性的新图像的方法。提出一种深度学习结合非下采样剪切波变换(NSST)的遥感图像融合算法,利用改进的超分辨率重建网络对多光谱图像(MS)进行空间分辨率增强,全色图像(PAN)参考重建后的多光谱图像的每个分量进行直方图匹配。将对应通道的图像进行NSST变换,分别得到低频子带和若干高频子带。低频子带通过使用基于梯度域的自适应加权平均规则来获得低频融合系数,高频子带采用局部空间频率最大值规则来获得高频融合系数,最后经逆NSST变换重构获得融合图像。对不同数据集中的City和Inland多光谱图像采用双三次插值方法进行上采样,作者提出算法的通用图像质量指数(UIQI)分别为0.988 6和0.932 1,光谱角映射(SAM)分别为1.872 1和2.143 2。实验结果表明,图像结构更加清晰,保存的光谱信息更加完整,融合图像质量优于对比算法,融合图像更利于人类视觉观察。     

基于HIS 小波变换和MOPSO的全色与多光谱图像融合

有效的全色图像和多光谱图像的融合方法必须保证光谱和空间信息的最大化. 采用HIS小波融合算法框架, 提出了新的高频系数提取方法和一种新的全色和多光谱图像融合方法. 根据小波变换后高频中的细节以及边缘信息都具有方向性, 而噪声点一般都是孤立点这一物理特性, 设计了一种基于一阶高斯微分的高频系数提取方法.以多个融合评价指标为目标函数, 对HIS小波融合算法中采用不同融合规则得到的结果图像, 通过多目标粒子群优化算法优化加权组合得到最终结果. 对实际TM多光谱图像和SPOT全色图像进行了融合实验比较研究, 结果表明, 改进的高频系数提取方法得到的融合图像在光谱信息和空间信息上都有较好的改善, 用多目标粒子群优化算法得到的结果图像在光谱信息保留上具有较明显的优势且空间信息也得到了较大的提高.     

基于非抽样剪切波的加权区域图像融合

以提升遥感图像和多聚焦图像的融合精度为目的,结合非下采样剪切波变换（NSST）可以捕捉图像的细节特征,提出了一种NSST和加权区域特性的图像融合方法。利用非下采样剪切波变换对源图像进行多尺度、多方向分解,得到低频子带和高频子带,低频子带系数采用改进梯度投影的非负矩阵分解（NMF）,高频子带系数采用加权区域能量和区域方差相结合的融合策略,然后应用非下采样剪切波的逆变换得到融合的图像。实验结果表明:该方法从主观视觉方面很好地保留了多幅图像的有用信息,给出该方法与其他融合算法在客观评价指标应用信息熵EN、互信息MI和加权边缘信息量QAB/F的比较结果 。     

基于可见光的多波段偏振图像融合新算法

采用了一种新的基于小波变换的偏振图像融合算法.首先,将两个波段中的每一波段三幅偏振图像利用小波变换分解成低频和高频部分,低频的小波系数平均值作为融合后的低频系数,高频细节系数根据不同区域特征选择方法以及对应输入图像小波系数的窗口区域方差来确定融合后高频小波系数,得到一个波段一幅图像.接着,将得到的图像再进行小波分解,采用低频图像的小波系数最小值作为融合后的低频系数,高频图像根据纹理一致性测度的纹理检测确定融合规则,用来调整高频小波系数,将来自不同图像的特征与细节融合在一起,并对融合图像质量进行了对比评价.实验结果表明,融合后的偏振图像不仅反映了场景的偏振信息,而且还包含了丰富的光谱信息,目标与背景的衬比度也得到了增强,为进一步的目标检测和识别提供了便利.     

基于多光谱图像融合的掌纹识别方法

生物特征识别在信息安全领域发挥着重要作用,掌纹识别作为一种新型生物特征识别方式,具有低失真、非侵入性和高唯一性等优势。传统掌纹研究大多使用自然光成像系统以灰度格式获取,识别精度很难进一步提升。为了获得更多的身份鉴别信息,提出利用多光谱掌纹图像代替自然光掌纹图像。针对现有掌纹识别算法由于没有考虑到不同光谱的特性而导致纹理细节丢失,识别精准率低的问题,提出了一种基于多光谱图像融合的掌纹识别算法。该方法通过对不同光谱下的掌纹图像进行快速自适应二维经验模式分解（FABEMD）,将多光谱掌纹图像分解成一系列频率由高到低的二维固有模态函数(BIMF)和一个残余分量,残余分量可被视为该光谱图像低频信息的初步估计。图像采集过程中光照条件很难保持稳定,而近红外光谱图像在进行FABEMD分解时对光照变换敏感,容易导致分解后的BIMF背景信息过于冗余;因此对分解后的近红外掌纹图像进行背景重建及特征细化,在对背景冗余信息进行平滑处理的同时可以有效增强高频信息的特征表达。为避免直接融合处理后引发的图像过度曝光问题,提出对近红外特征压缩后再融合。此外,提出了一种结合了注意力机制的改进残差网络（IRCANet）,用于融合后的掌纹图像分类,在网络中引入分阶段残差结构,缓解了网络的退化问题,在学习过程中有效地减少信息丢失,对于融合后的多光谱掌纹图像,分阶段残差结构能够稳定地将图像信息在网络间传输,但对图像中的高低频信息区分效果不够显著,为了使网络关注更多区分性特征,利用特征通道间的相互依赖性,在分阶段残差结构中结合了通道注意力(Channel Attention)机制。最终,在香港理工大学（PolyU）多光谱掌纹数据集上进行的综合实验表明,该方法可以取得良好的效果,算法识别准确率能达到99.67%且具有良好的实时性。     

基于第二代小波的超谱遥感图像融合算法研究

超谱遥感图像包含了大量的波段．波段之间的相关性较高．采用信息融合技术可以降低超谱图像的分析难度。提出了一种结构新颖的第二代小波加权融合算法。首先将图像分解为两个序列．用2阶Neville滤波器构造预测和更新算子．对两个序列以矩形栅格和梅花形栅格的格式进行交替预测和更新;再以各个波段的方差作为融合的特征．进行特征级第二代小波加权融合．最后对图像进行第二代小波重构。为了验证新方法的有效性．采用机载可见光-红外成像光谱仪超谱遥感图像进行仿真．并与典型融合方法主成分分析和离散小波变换的融合效果相比较。实验结果表明提出的第二代小波加权融合算法能够很好地保持图像的空间特性和光谱特性．其熵值高于主成分分析融合结果0．1949,高于离散小波变换融合结果0．7998。     

一种基于区域的NSCT域多光谱与高分辨率图像融合算法

提出了一种基于多阈值分割和无下采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)的多光谱与高分辨率图像融合算法.对多光谱图像进行多阈值分割,并利用提出的区域均值比指标将多光谱图像划分为需要进行空间细节增强及需要保持光谱特征的区域;然后利用NSCT对高分辨率图像和多光谱图像的强度分量进行多尺度、多方向分解.分解后的低频部分采用基于窗口邻域的融合规则和算子进行融合,高频部分按区域均值比指标进行区域融合;最后进行重构得到融合后的多光谱图像的强度分量,经IHS逆变换后得到高分辨率的多光谱图像.实验结果表明,该算法可获得较理想的融合图像,融合效果优于IHS变换法、基于像素的à trous小波变换法以及基于像素的NSCT法.     

基于嵌入式多尺度分解和可能性理论的多波段纹理图像融合

将多尺度变换和“高频取大、低频加权平均”融合规则相结合是融合双波段图像的有效方法。但用该类方法融合多波段图像时,序贯式加权常常会导致原图像间固有的差异信息在融合图像中被弱化,从而影响后续的目标识别和场景理解。该问题在融合具有纹理特征的多波段图像时更为突出。为此,提出了一个基于嵌入式多尺度分解和可能性理论的多波段纹理图像融合新方法。首先,利用一种多尺度变换方法把多波段原图像分别分解为高频和低频成分,并对多波段图像中标准差最大的一幅原图像的低频成分利用另一种多尺度方法进行分块,再以该分块图像的大小和位置为标准对其余波段的原图像进行分块。然后,基于可能性理论的相关融合规则逐一融合对应的多波段块图像,再把块融合图像进行拼接,以拼接结果作为低频融合图像。最后,将该低频融合图像和利用取大规则融合得到的高频成分一起通过多尺度逆变换获得最终的融合图像。这种方法不仅将像素级和特征级融合方法综合在一起, 而且将空间域和变换域技术综合在一起, 并通过对大小块采用不同融合规则解决了目标边缘的锯齿效应问题。实验表明该方法效果显著。     

基于二通道不可分加性小波的多光谱图像融合

提出了伸缩矩阵为[1,1;1,-1]的不可分小波的一种构造方法,并把它应用于多光谱图像与高分辨力全色图像的融合中。提出了一种二通道对称的不可分小波滤波器组的构造方法,设计出多组具有紧支撑、对称性和正交性的不可分小波6×6滤波器组,利用此类滤波器组中的低通滤波器对图像进行加性分解与重构。采用三种模式NAWS、NAWRGB和NAWL对ETM 及其它类多光谱图像与高分辨力全色图像进行融合研究。实验结果表明,该方法对多光谱图像与高分辨力全色图像的融合有较好的融合效果,与传统的融合方法相比,该方法既能保持多光谱图像的光谱信息,又能保持高分辨力全色图像的高分辨力特性,克服了传统张量积小波融合方法不能得到高分辨力图像的不足,并能节约运算量。     

一种基于NSCT变换的红外与可见光图像融合算法

针对红外与可见光图像融合,提出了一种基于NSCT变换的图像融合方法。对经NSCT变换的低频子带系数采用基于区域能量自适应加权的融合规则,对高频子带系数采用混合的融合方法,即对于低层,采用基于区域方差选大的融合方法,对于高层采用像素点的绝对值选大的融合方法。实验结果表明,该融合算法可以获得更多的细节信息,能获得较理想的融合图像。     

基于最小Hausdorff距离和NSST的遥感图像融合

为了最大限度地保留多光谱图像的光谱特性和全色图像的空间细节,提出基于最小Hausdorff距离和非下采样剪切波变换(NSST)的遥感图像融合方法.首先,将原多光谱图像进行主成分分析(PCA)获得其第一主分量,选择NSST对第一主分量和全色图像分别进行分解,得到相应的低频子带系数和高频子带系数.其次,对低频子带系数采用基于稀疏表示的融合策略,稀疏系数与区域空间频率相结合,根据区域空间频率选择权值,对稀疏系数进行加权;对于高频子带系数充分考虑其邻域系数相关性,提出采用最小Hausdorff距离表征相应区域相关性,根据相关性不同采用不同的融合策略.最后,对融合系数进行NSST逆变换得到融合后的第一主分量,再将新的第一主分量与其他高阶主分量进行PCA逆变换得到融合图像.选择三组QuickBird卫星图像和一组SPOT卫星图像进行测试,与传统的融合策略算法相比,本文方法获得的融合结果客观评价指标更优,且主观视觉效果更好.     

Tetrolet框架下红外与可见光图像融合

提出一种Tetrolet框架下基于联合稀疏表示结合改进脉冲耦合神经网络规则的红外与可见光图像融合方法.对源红外与可见光图像进行不考虑旋转和反射情况下的Tetrolet系数分解;采用联合稀疏方法进行低频系数融合,通过学习字典进行低频系数的精确拟合并融合.在高频子带系数融合上,采用改进脉冲耦合神经网络设置相应的融合规则,根据神经元的点火次数来选择融合图像的高频系数;并对处理后的高低频系数值进行Tetrolet逆变换获取最终融合结果.结果表明,该方法能够有效保留待融合图像的边缘与细节特征,融合结果具有良好的视觉效果,能够增强观察者对于场景的感知和重要目标的识别能力.在互信息、梯度信息、结构相似度以及视觉敏感度指标上都优于传统变换域融合方法,尤其在结构相似度以及梯度保持度上分别领先0.033和0.025,具有有效性.     

基于亚像素区域加权能量特征的多尺度图像融合算法

对矩形和圆形区域中各像素进行亚像素划分,确定各亚像素的权值,得到基于哑像素的综合加权区域能量.融合箅法首先对源图像进行金字塔分解,然后对金字塔的高频细节分量使用基于哑像素加权区域能量特征的融合规则取大,对低频粗糙分量取平均.得到融合图像的塔形分解,最后重构融合图像.仿真结果表明,新算法融合效果较常规的区域能量特征作为融合规则的多分辨率图像融合算法效果更好,从清晰度和熵的评价来看,提高了融合图像的品质.