[發明專利]一種彩色多聚焦圖像融合方法

無效

• 申請號: 201010171886.8
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101853500A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 李旭;何明一
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及彩色圖像的成像處理方法，尤其是一種彩色圖像的融合方法。

背景技術

由于光學系統的聚焦范圍有限，對某一場景拍攝時，普通的光學成像系統難以對該場景中不同距離上的物體都形成清晰的像。當焦點聚集在某個物體上時，它可在像平面上形成一個清晰的像。這時，位于其它位置上的物體，在像平面上所形成的像將呈現不同程度的模糊。因此，光學鏡頭的成像機理使得成像系統在分辨率不斷提高的同時，無法避免有限的聚焦范圍對成像圖片整體效果的影響，即僅依靠成像系統難以得到同一場景中所有物體都清晰的圖像。通過多聚焦圖像融合技術可以有效地解決該問題。

實際應用中，為了得到某一場景的清晰化圖像，主要是通過對多幅多聚焦圖像進行融合的方法來實現。現有的融合方法主要在變換域或空間域中實施。以Samuel?Cheng等提出的方法為代表的基于變換域的融合方法(參見文獻Proceedings?of?SPIE，6144(Q)：1-8，2006)首先將原始多聚焦圖像進行某種變換，然后利用不同策略對變換域中的系數進行融合，最后通過反變換得到清晰圖像。以Li?Shutao等提出的方法為代表的基于空間域的融合方法則是先將原始多聚焦圖像劃分成若干子塊，然后利用某種清晰度(或模糊度)測量手段對每一子塊的清晰度(或模糊度)進行檢測，最后提取所有清晰圖像塊組成一幅清晰圖像(參見文獻Information?Fusion，2(3)：169-176，2001)。

上述的兩大主流融合現有技術均有不足之處。基于變換域的融合技術在融合結果中極易出現振鈴效應或Gibbs現象，并且其計算復雜度高，運算量大；而基于空間域的融合技術由于圖像子塊的劃分不能有效地針對實際多聚焦圖像的特點，故在圖像的清晰與模糊之間的過渡帶容易出現不連續現象或塊效應現象，影響了融合質量。

發明內容

為了克服現有技術計算復雜、運算量大或者融合質量不高的不足，本發明提供一種針對彩色多聚焦圖像的融合方法，克服了在拍攝照片時傳感器自身聚焦范圍的物理限制，通過對兩幅或多幅彩色多聚焦圖像進行融合，使得不同成像距離的物體能夠清晰地呈現在一幅圖像中，從而有效地提高了圖像信息的利用率和對目標探測識別的可靠性，可廣泛應用于彩色數碼照相以及顯微鏡成像領域。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

第一步、預處理：

利用PAL制系統的YUV彩色模型提取出原始彩色多聚焦圖像的亮度分量I。由于原始彩色多聚焦圖像所在的RGB彩色空間混合了圖像的亮度和色度屬性，即R、G、B分量(通道)不僅代表了亮度也表示色度，分量本身存在很大的相關性。如果對三個分量分別進行融合難以保證融合圖像中某一像素點對應的三個分量來自同一源圖像，從而破壞它們之間的原始比例關系，導致顏色信息的丟失和混亂。因此，需要對原始RGB彩色空間進行預處理以便真實地反映出彩色圖像清晰度方面的性能。

本階段的輸出信號為兩幅灰度多聚焦圖像，即原始彩色多聚焦圖像X與Y對應的亮度分量圖像I_X和I_Y。

第二步、特征提取：

利用àtrous小波變換對亮度分量圖像I_X和I_Y進行分解，得到J個多分辨率小波平面d_j(j＝1，...，J)和殘留圖像A_J，J為分解層數。

輸入圖像I_X和I_Y利用àtrous算法被分解成一系列的小波平面，圖中的邊緣特征被連續地保留下來。經過分解后，其小波系數均在0值附近波動，波動的幅度越大表明該處灰度變化越明顯，對應原始圖像中出現的邊緣、輪廓或者紋理信息就更為豐富。圖像中同一邊緣在不同小波平面里對應位置的系數是同號的(同正或同負)，而在同一邊緣附近的區域內的小波系數在不同的小波平面會出現異號的現象。因此，我們對每幅源圖像對應的所有小波平面的絕對值求和，提取準確的邊緣特征(Edge?Feature，EF)，計算如下式