[發明專利]基于視覺注意特性的可見光紅外圖像增強彩色融合方法

在審

• 申請號: 201710150543.5
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106952246A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 高昆;郭越;陳卓一;孔祥皓;李響;賓奇;華梓錚
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T5/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/90
• 代理公司: 北京晟睿智杰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11603
• 代理人: 于淼

技術領域

本申請涉及紅外與可見光圖像的融合技術領域，具體地說，涉及一種基于視覺注意特性的可見光紅外圖像增強彩色融合方法。

背景技術

圖像融合是以圖像為研究對象的信息融合技術，它把對同一目標或場景，用不同傳感器獲得的不同圖像、或用同種傳感器不同成像方式獲得的圖像、或同一傳感器在不同時相獲取的圖像進行數據層(像素級)、或特征級、或決策級的融合，使融合圖像具有不同特征或不同視點的多個傳感器獲得的多源圖像之中的優點。圖像融合技術具有一般圖像處理的特點，因而可在圖像數據層上展開大量的算法研究。

進行圖像融合的源圖像多種多樣，有同類圖像也有異類圖像，包括可見光、微光、紅外、紫外、雷達SAR、多光譜、高光譜、CT和MRI等圖像。紅外與可見光成像傳感器廣泛的應用于偵察、監視等任務中。紅外熱像儀主要探測場景中目標發射或反射的熱輻射信息,可以不受照明條件的影響,在光照較差時仍具有較優的目標探測性能。另一方面,可見光傳感器反映了場景的光譜反射特性,包含了場景的邊緣與紋理等豐富的細節信息,但受場景照明環境的影響較大。對紅外與可見光傳感器的圖像進行融合處理,既可以擁有可見光圖像豐富的細節和灰度，又能反映出場景中目標的溫度信息，有助于觀察者發現異常目標，在軍事偵察、流感防控、危險品檢測等領域具有良好的應用前景。

圖像融合往往根據源圖像和應用場合的不同而采用有針對性的融合算法，通常并不存在一種或一類可以解決所有圖像融合問題的方法。對已經開發出來的各式各樣、功能各異的圖像融合算法，按照其理論基礎，可分為空域融合方法、譜域融合方法和尺度空間融合方法；按融合結果的色彩，分為灰度融合和彩色融合；按分辨力的級別，又分為單分辨力融合和多分辨力融合。

目前效果較好的可見光與紅外融合方法有Waxman提出的基于響尾蛇雙模式細胞的拮抗融合算法以及Toet提出的色差增強算法等。這些算法追求融合后的圖像色彩自然、可視性好，但往往對目標區域表現得不夠明顯，不利于人眼識別。

發明內容

有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種基于視覺注意特性的可見光紅外圖像增強彩色融合方法，在紅外和可見光圖像融合的過程中對熱紅外目標進行恰當的突顯處理，以提高目標的視覺檢測效率。由于圖像融合前后目標的形狀不宜發生改變，因此主要突顯目標的亮度和顏色。如此方案，可使人眼在融合有目標灰度細節和溫度信息的圖像中，快速注意到清晰的異常目標。

為了解決上述技術問題，本申請有如下技術方案：

一種基于視覺注意特性的可見光紅外圖像增強彩色融合方法，其特征在于，包括：

對給定的紅外圖像進行濾波去噪，并對濾波去噪后的紅外圖像進行灰度值歸一化處理，得到歸一化處理后的紅外圖像；

對所述歸一化處理后的紅外圖像進行冪次變換，得到經冪次變換后的紅外圖像；

對所述經冪次變換后的紅外圖像進行閾值分割，得到目標區域和非目標區域；

提取給定的可見光圖像的亮度分量，得到提取的亮度圖像；

在所述提取的亮度圖像中，對所述目標區域進行增強處理得到增強后的亮度圖像，對所述非目標區域維持原貌；

選擇一種突顯顏色對所述增強后的亮度圖像進行著色處理，得到具有某種單一色調的彩色圖像；

以所述經冪次變換后的紅外圖像為參考，對原始可見光圖像和所述著色后具有單一色調的彩色圖像進行像素級的加權融合，得到融合圖像。

優選地，其中：

對給定的紅外圖像進行濾波去噪，并對濾波去噪后的紅外圖像進行灰度值歸一化處理，得到歸一化處理后的紅外圖像，進一步為：

對給定的紅外圖像I_r，利用高斯濾波器進行濾波去噪，并將其灰度值歸一化至[0,1]，得到歸一化處理后的紅外圖像。

優選地，其中：

對所述歸一化處理后的紅外圖像進行冪次變換，得到經冪次變換后的紅外圖像，進一步為：

根據I_r′＝(Norm(Filter(I_r)))^γ對所述歸一化處理后的紅外圖像進行冪次變換，得到經冪次變換后的紅外圖像，其中，I_r′代表經冪次變換后的紅外圖像，Filter(.)表示去噪濾波器，Norm(.)表示歸一化操作，冪次變換的伽馬值滿足γ＞1。

優選地，其中：

對所述經冪次變換后的紅外圖像進行閾值分割，得到目標區域和非目標區域，進一步為：