[發明專利]一種中長波雙波段紅外圖像融合方法

在審

• 申請號: 202010655336.7
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111815548A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張潤琦;洪聞青;蘇俊波;劉傳明;王曉東;趙燦兵;楊波
• 申請（專利權）人: 昆明物理研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/90;G06K9/62
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;亢能

本發明公開了一種中長波雙波段紅外圖像融合方法，包括如下步驟：待融合圖像讀取、Y通道處理、提取中波圖像細節特征、提取中波圖像和長波圖像差異特征、計算Cb通道和Cr通道參考均值、計算Cb通道和Cr通道參考方差、計算源圖像均值和方差、色彩傳遞并疊加特征、輸出最終融合圖像。本發明提供的中長波紅外圖像融合算法基于色彩傳遞理論，但無需參考圖像在各場景下均有良好的視覺效果，具有極高的環境適應性，且有更多的輻射特征和細節特征，易于推廣應用。

技術領域

本發明涉及圖像融合領域，具體涉及一種中長波雙波段紅外圖像融合方法。

背景技術

在紅外中長波圖像融合領域，迄今已有大量算法研，這些算法可以分為灰度圖像融合和彩色圖像融合，但由于人對色彩具有高分辨率，人只能區分幾十個灰度級，但卻可以區分幾千種不同色度、飽和度和明度的色彩，大量的研究和實驗表明:在進行拍攝時，相對于黑白影像，彩色影像更利于觀察者對所看到的場景進行認知解讀，使觀察者獲得更高的環境感知敏感度和目標識別的準確率并減少做出判斷所需的反應時間。因此相較于灰度圖像融合，近年來不少學者更重視彩色融合。

由于灰度圖像所能容納的信息遠少于彩色圖像，因此相較于灰度圖像融合算法的目的是保留各源圖像最“有效”的信息，彩色圖像融合更少關注信息取舍這一過程，如何凸顯源圖像差異特征及細節和特征并使彩色圖像處于人眼觀察舒適的區域是彩色圖像融合中的研究難點。當前彩色融合方法主要分為色彩映射、色彩傳遞和顏色查找表三類，典型的色彩映射方法包括NRL、TNO等，這類方法簡單易于實現，但存在色彩失真且在部分場景下嚴重偏色。色彩傳遞能使融合圖像獲得接近參考圖像的色彩效果，但融合效果受參考圖像影響較大，在傳遞過程中易造成細節特征損失。顏色查找表運行速度快，色彩具有一定自然感且無需參考圖像，但在實際視頻融合中顏色穩定性差，隨著時間推移易出現變色和識別度下降情況。且當前紅外雙波段圖像融合方法中，少有充分結合波段特性來進行算法設計。

NRL、TNO等算法是早期應用最廣發的彩色融合算法，色彩傳遞是目前工程應用較多的算法，其最早是在lαβ空間提出的，先將多波段的黑白圖像進行初步的置色融合得到一幅偽彩色圖像，再利用彩色參考圖像對偽彩色圖像的色彩分量進行線性變換，使各個色彩分量的均值和方差與彩色參考圖像的相同，從而將彩色參考圖像的整體顏色分布的特性轉移到偽彩色圖像中。該方法在lαβ、YCbCr和YUV等色彩空間的傳遞效果均表現良好。雖然色彩傳遞法有效改善了NRL、TNO等經典紅外融合算法的偏色問題，但色彩傳遞法的融合效果受制于參考圖像的選取，參考圖像的均值和方差不但影響融合圖像細節和特征凸顯程度，還決定人眼觀察舒適程度。

因此如何克服上述問題，保證融合圖像在各場景下均有較好地紅外輻射特性表現，且始終能使圖像保持人眼觀察舒適的狀態成為了彩色圖像融合急需解決的問題。

發明內容

本發明為了解決現有算法在工程化應用中暴露出來的不足，提供了一種環境適應性高且波段特性突出的中長波雙波段彩色圖像融合方法。

色彩傳遞的初衷是為了將融合圖像的色彩通過參考圖像調至所需的區域(比如針對森林場景采用森林參考圖像)以便于人眼舒適觀察，但選取不同參考圖像在不同場景效果差異較大，會帶來如上所述損失細節、較低對比度的問題，如果選取參考圖像不當甚至會造成人眼不易觀察，違背了色彩傳遞的初衷。因此，色彩傳遞的參考均值和方差顯得尤為重要。本發明即通過源圖像的差異特征和細節特征，得到適合的參考均值和方差，最終分通道處理得到而不是借助參考圖像。這樣做雖然無法將融合圖像調色至所需色彩，但能充分凸顯源圖像的差異性特征和細節信息，且在各個場景下均能處于人眼觀察舒適的色彩區域。

為實現上述目的，本發明算法采用的技術方案如下：

一種中長波雙波段紅外圖像融合方法，包括如下步驟：

步驟(1)、待融合圖像讀取