基于NSCT变换和PCA的图像融合算法

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1、第４５卷第３期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．３２０１５年５月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＭａｙ．２０１５基于ＮＳＣＴ变换和ＰＣＡ的图像融合算法吴粉侠，李红，李洪星（咸阳师范学院图形图像研究所，陕西咸阳７１２０００）摘要：针对小波变换与Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换的不足，提出了一种将非下采样Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换与主成分分析相结合的图像融合算法。对已配准好的融合源图像作ＮＳＣＴ分解，采用ＰＣＡ加权融合规则对低频系数处理，采用边缘强度最大的规则对各高频子带系数作融合处理，分别得

2、到融合图像的变换系数，对该系数经ＮＳＣＴ逆变换重构得到融合图像。实验结果表明，算法有效地融合了源图像中的重要信息，融合图像边缘、纹理、细节清晰，得到较好视觉效果和较优的评价指标。关键词：图像融合；非采样Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换；边缘强度；主成分分析中图分类号：ＴＰ３１７．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１５）０３桘００４７桘０５ImageFusionAlgorithmBasedonNSCTandPCAＷＵＦｅｎ桘ｘｉａ，ＬＩＨｏｎｇ，ＬＩＨｏｎｇ桘ｘｉｎｇ（InstituteofGra

3、phicsandImageProcessing，XianyangNormalUniversity，Xianyang７１２０００，China）Abstract：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｏｖｅｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｍｂｉｎｉｎｇＮｏｎｓｕｂｓａｍｐｌｅｄＣｏｎｔｏｕｒｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＰｒｉｎｃｉｐａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆＷａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＣｏｎｔｏｕｒｌｅｔｔｒａｎｓ-ｆｏｒｍ．Ｔｈｅ

4、ｒｅｇｉｓｔｅｒｅｄｉｍａｇｅｓａｒｅｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙＮＳＣＴ．Ｗｅｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｌｏｗ桘ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｉｍａｇｅｓａｎｄａｓｅｒｉｅｓｈｉｇｈ桘ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｉｍａｇｅｓ．ＴｈｅｗｅｉｇｈｔｅｄＰＣＡｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｌｏｗ桘ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｉｍａｇｅｓ．Ａｎｄｔｈｅｒｕｌｅｏｆｅｄｇｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｈｉｇｈ桘ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｕｂｉｍａｇｅｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｆｕｓｉｏｎｉｍａｇｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｉｎｖｅ

5、ｒｓｅＮＳＣＴ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｔａｉｎａｖｉｓｕａｌｑｕａｌｉｔｙａｎｄｏｂｊｅｃ-ｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｓｓｏｍｅｒｅｌａｔｅｄｆｕｓｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｅｓ．Keywords：ｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ；ＮＳＣＴ；ＰＣＡ；ｅｄｇｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙ引言不具备平移不变性，当输入图像平移后，小波系数的能量会在子带间重新分配；其次由于普通小波变换的高图像融合能够将多个待融合图像中冗余信息

6、和互频子带仅三个方向，不能有效表达二维图像各个方向补信息充分利用，经过一定的融合算法进行处理，最终［４］得到一幅包含多幅图像的特征和信息的高质量图像。的纹理特征。２００２年ＤｏＭＮ和ＶｅｔｔｅｒｌｉＭ提出了［５］它已广泛应用于军事、遥感、医学图像处理、制造业等Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换（ＣＴ），是一种“真正的”二维图像的［１］表示方法，具有更好的多分辨率性、局部性、方向性和领域。由于小波分析法具有良好的多分辨率分析特性，所以近年来小波变换也被应用到图像融合领域。各向异性，能更加有效地捕获图像的边缘信息，解

7、决了利用小波分析的融合算法主要研究多分辨率结构的融小波变换不能有效表示二维或更高维奇异性的缺点。合规则。构造新的小波多分辨率结构难度很大，即便但研究发现，ＣＴ变换同样不具备平移不变特性，原因设计出—种新的结构，也很难适应实际应用中的图像，是ＣＴ变换的过程中存在频繁上采样和下采样，不仅而且融合规则对融合效果的影响远大于融合结构，因如此，同时还会使处理过的图像产生伪吉布斯现象，引此融合规则是图像融合算法的核心，融合规则的选择起图像失真。２００５年ＡｒｔｈｕｒＣｕｎｈａＬ等提出了具有平［２－３］直接影响图像融

8、合的速度和质量。小波分析在图移不变性的多尺度、局域的、多方向的过完备图像表示像融合方面取得了一定的成功，同时也存在一些不足。方法———非下采样的Ｃｏｎｔｏｕｒｌｅｔ变换（Ｎｏｎ桘Ｓｕｂｓａｍｐｌｅｄ［６］主要由于传统的小波变换存在降采样环节，使得变换ＣｏｎｔｏｕｒｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ，ＮＳＣＴ），它具有平移不充性、各收稿日期：２０１５－０２－０４修订日期：２０１５－０４－０９基金项目：陕西省科技厅专项科研计划项目资助（２０１３ＪＭ８０３