[發明專利]基于多特征和特征差異驅動的紅外偏振圖像融合方法

有效

• 申請號: 201811180813.8
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109410160B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 冉駿;宋斌;陳蓉
• 申請（專利權）人: 湖南源信光電科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

本發明提供一種基于多特征和特征差異驅動的紅外偏振圖像融合方法，包括步驟：利用斯托克斯矢量表示光的偏振，計算偏振度圖像P和偏振角圖像R；將偏振角圖像R與U進行線性加權得到圖像R′；計算圖像R′、I和P之間除去公共部分的各自獨有部分，記為R₁、I₁和P₁；將圖像P₁、I₁和R₁映射到RGB空間中的R通道、G通道和B通道以獲得RGB圖像，將RGB圖像轉化成YUV圖像后提取亮度分量Y；通過基于多特征分離的方法融合圖像I₁和P₁，得到F；將F替換Y得到替換后的YUV圖像，對替換后的YUV圖像進行逆變換得到RGB圖像，即偏振圖像融合結果。融合了紅外偏振圖像的多個偏振圖像，使得融合后的圖像場景更加豐富，有助于識別偽裝目標。本發明應用于計算機視覺領域。

技術領域

本發明涉計算機視覺領域，尤其涉及一種基于多特征和特征差異驅動的紅外偏振圖像融合方法。

背景技術

當今，隨著紅外成像探測技術在軍事、醫療、安防以及地球觀測等應用領域需求的大力發展，傳統的紅外探測技術在精度、復雜環境以及偽裝技術的升級下顯得有些力不從心。傳統的紅外成像系統主要是對景物的紅外輻射強度成像，其主要與景物的溫度、輻射率等有關。當目標物周圍放置溫度相同的噪聲源時，那么現有的紅外熱像儀就無法對目標進行識別，紅外成像技術面臨嚴重的局限性和挑戰性。

與傳統的紅外成像相比，光的偏振成像可以降低復雜場景的退化影響，同時可以獲得場景的結構和距離信息。紅外偏振成像技術既能探測目標景物的紅外強信息，又能獲得目標景物的偏振信息，可以顯著提高目標物體和自然背景之間的對比度，具有體現物體輪廓和細節的能力，從而提高紅外圖像的質量，使用偏振手段可以在復雜背景下檢測出有用的信號。

偏振作為光一種基本特征，并不能被人眼直接觀察到，因此需要將偏振信息以某種形式顯示出來，一邊人眼所感知或方便計算機處理。利用斯托克斯矢量來表示光的偏振態，斯托克斯矢量利用四個斯托克斯參量來描述光的偏振態和強度，它們均是光強的時間平均值，具有強度的量綱，可以直接被探測器探測。斯托克斯矢量S的表示方式為：

式中，I₁、I₂、I₃和I₄分別代表采集到的偏振方向為0°、45°、90°和135°度的光強度圖像；I代表光的總強度；Q代表水平偏振和垂直偏振之間的強度差，U代表偏振方向在45°和135°之間的強度差；V代表光的左旋和右旋圓偏振分量之間的強度差。

其中，偏振角圖像能較好地描述不同的表面取向，偏振度圖像包含了物體的偏振信息，能較好地表征人造目標、提高目標與背景的對比度；總光強圖像反映了場景的強度信息?，F有的一些偏振圖像融合方法只考慮單一差異特征的圖像融合算法不能對圖像中的所有不確定和隨機變化的圖像特征進行有效描述，導致在融合過程中損失一些有價值的信息，致使融合與識別的失敗；同時，融合過程中還存在難以兼顧對比度、明亮特征和邊緣細節特征的問題。

發明內容

針對現有技術中只考慮單一差異特征的圖像融合算法，進而導致不能對圖像中的所有不確定和隨機變化的圖像特征進行有效描述的問題，本發明的目的是提供一種基于多特征和特征差異驅動的紅外偏振圖像融合方法，融合了紅外偏振圖像的多個偏振圖像，多個偏振量包括圖像Q、圖像U，圖像V、總光強圖像I、偏振度圖像P和偏振角圖像R，使得融合后的圖像場景更加豐富，同時綜合了多個不確定和隨機變化的圖像特征，從而使得融合過程中兼顧了圖像多個特征，增強了圖像的邊緣細節信息，提高圖像的對比度，融合結果有助于識別偽裝目標，同時圖像融合過程中通過獲得各個偏振圖像的各自獨有部分有效地解決了各個偏振量之間的信息冗余問題。

本發明采用的技術方案是：

一種基于多特征和特征差異驅動的紅外偏振圖像融合方法，具體包括以下步驟：