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基于PUCS与DTCWT的红外与弱可见光图像融合

姜迈 沙贵君 李宁

姜迈, 沙贵君, 李宁. 基于PUCS与DTCWT的红外与弱可见光图像融合[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 716-725.
引用本文: 姜迈, 沙贵君, 李宁. 基于PUCS与DTCWT的红外与弱可见光图像融合[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 716-725.
JIANG Mai, SHA Guijun, LI Ning. Infrared and Low-level Visible Light Images Fusion Based on Perception Unified Color Space and Dual Tree Complex Wavelet Transform[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 716-725.
Citation: JIANG Mai, SHA Guijun, LI Ning. Infrared and Low-level Visible Light Images Fusion Based on Perception Unified Color Space and Dual Tree Complex Wavelet Transform[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 716-725.

基于PUCS与DTCWT的红外与弱可见光图像融合

基金项目: 

公安部技术研究计划 2020JSYJC26

公安部科技强警基础工作专项项目 2018GABJC08

中国科学院海洋信息技术创新研究院前沿基础研究项目 QYJC201913

公安理论及软科学研究计划 2019LLYJXJXY055

公安理论及软科学研究计划 2019LLYJXJXY057

详细信息
    作者简介:

    姜迈(1982-),男,辽宁人,博士,讲师,主要研究方向为图像处理与模式识别,三维场景重建等。E-mail: tawan_83@163.com

  • 中图分类号: TP391.41

Infrared and Low-level Visible Light Images Fusion Based on Perception Unified Color Space and Dual Tree Complex Wavelet Transform

  • 摘要: 针对红外与弱可见光图像传统融合算法在结果图像中目标不突出、整体对比度降低、边缘及纹理细节不清晰、缺失等问题,本文提出一种基于感知一致性空间(Perception Unified Color Space,PUCS)和双树复小波变换(Dual Tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)的融合算法。首先,将红外与弱可见光图像的亮度分量由RGB空间分别转至感知一致性空间得到新的亮度分量以备后续变换处理;接着,将源图像利用DTCWT进行多尺度分解,分别获取各自的低频分量与高频分量;然后,根据不同频带系数特点,提出一种基于区域能量自适应加权的规则对低频子带分量进行融合,采用一种基于拉普拉斯能量和与梯度值向量的规则对不同尺度、方向下高频子带分量进行融合;最后,对融合后的高、低频子带分量进行DTCWT逆变换重构图像,再将其转回至RGB空间以得到最终结果。在不同场景下将本文算法与3种高效融合算法进行对比评价,实验结果表明,本文算法不但在主观视觉上具有显著的目标特征、清晰的背景纹理及边缘细节、整体对比度适宜,而且在8项客观评价指标上也取得了较好的效果。
  • 图  1  二层分解下的DTCWT

    Figure  1.  Two levels of DTCWT decomposition

    图  2  四层分解下的DTCWT基函数冲击响应

    Figure  2.  DTCWT Basis function real and imaginary part impact response under four-levels decomposition

    图  3  基于DTCWT分解的红外与弱可见光图像

    Figure  3.  Infrared and low-level visible light images based on DTCWT decomposition

    图  4  基于感知一致性颜色空间与DTCWT的图像融合框架

    Figure  4.  Image fusion framework based on perception uniformity color space and DTCWT

    图  5  不同场景下的源红外与弱可见光图像

    Figure  5.  Original infrared and low-level visible light images under different scenes

    图  6  不同场景下各种算法的融合结果

    Figure  6.  Comparison of experimental results of different fusion algorithms under different scenes

    图  7  不同场景下融合结果客观评价指标

    Figure  7.  Objective evaluation indicators of fusion results under different scenes

    表  1  Q-shift滤波器组

    Table  1.   Q-shift filter banks

    Tree A Tree B
    Real part filters Imaginary part filters Real part filters Imaginary part filters
    Lo1 Hi1 Lo1 Hi1 Loq Hiq Loq Hiq
    -0.0023 0.0024 0.0024 0.0023 0.0024 0.0023 -0.0023 0.0024
    0.0012 -0.0013 0.0013 0.0012 0.0013 0.0012 0.0012 -0.0013
    -0.0118 -0.0026 -0.0026 0.0118 -0.0026 0.0118 -0.0118 -0.0026
    0.0013 0.0066 -0.0066 0.0013 -0.0066 0.0013 0.0013 0.0066
    0.0444 0.0315 0.0315 -0.0444 0.0315 -0.0444 0.0444 0.0315
    -0.0533 -0.0182 0.0182 -0.0533 0.0182 -0.0533 -0.0533 -0.0182
    -0.1133 -0.1202 -0.1202 0.1133 -0.1202 0.1133 -0.1133 -0.1202
    0.2809 -0.0246 0.0246 0.2809 0.0246 0.2809 0.2809 -0.0246
    0.7528 0.5658 0.5658 -0.7528 0.5658 -0.7528 0.7528 0.5658
    0.5658 -0.7528 0.7528 0.5658 0.7528 0.5658 0.5658 -0.7528
    0.0246 0.2809 0.2809 -0.0246 0.2809 -0.0246 0.0246 0.2809
    -0.1202 0.1133 -0.1133 -0.1202 -0.1133 -0.1202 -0.1202 0.1133
    0.0182 -0.0533 -0.0533 -0.0182 -0.0533 -0.0182 0.0182 -0.0533
    0.0315 -0.0444 0.0444 0.0315 0.0444 0.0315 0.0315 -0.0444
    -0.0066 0.0013 0.0013 0.0066 0.0013 0.0066 -0.0066 0.00134
    -0.0026 0.0118 -0.0118 -0.0026 -0.0118 -0.0026 -0.0026 0.0118
    0.0013 0.0012 0.0012 -0.0013 0.0012 -0.0013 0.0013 0.0012
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    表  2  融合质量客观指标总体评价

    Table  2.   Overall objective evaluation indicators of different fusion methods

    Evaluation
    indicators
    Fusion algorithms
    Ours WLS IFE
    VIP
    MISREG
    RMSE 1 2 4 3
    PFE 1 2 4 3
    MAE 2 1 4 3
    CORR 1 2 4 3
    SNR 1 2 4 3
    PSNR 1 2 4 3
    MI 1 4 2 3
    SSIM 1 2 4 3
    Objective general evaluation 1 2 4 3
    Subjective general evaluation 1 2 3 4
    Execution time(s) 2.1621 6.213 0.527 8.267
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-11
  • 修回日期:  2021-11-29
  • 刊出日期:  2022-07-20

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