基于shearlet变换的红外与可见光图像融合

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1、光电子·激光第２４卷第２期２０１３年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ·ＬａｓｅｒＶｏｌ．２４Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１３基于Ｓｈｅａｒｌｅｔ变换的红外与可见光图像融合冯鑫１＊，王晓明１，党建武２，沈瑜２（１．兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．兰州交通大学电子信息工程学院，甘肃兰州７３００５０）摘要：针对传统Ｓｈｅａｒｌｅｔ变换融合方法在图像的奇异处易产生伪吉布斯现象并且融合数据量较大的缺点，本文结合压缩感知（ＣＳ）理论提出一种基于改进Ｓｈｅａｒｌｅｔ变换的红外与可见光图像融合方法。首先通过

2、非下采样金字塔滤波器组对待融合红外与可见光图像分别进行分解，得到与原图像同等大小的高频信息图和低频信息图；对于低频信息图，采用能够恰当表征红外与可见光比例权值的局部区域信息熵进行融合；对于高频信息图，通过Ｓｈｅａｒｌｅｔ变换中水平、垂直和对角剪切滤波器组进行滤波，继而将滤波后的系数分别采用简单且易物理实现的托普利茨矩阵进行观测并权值融合，然后通过分裂Ｂｅｒｇｍａｎ迭代获得融合后的高频Ｓｈｅａｒｌｅｔ系数；最后经滤波器重构得到融合后的图像。实验结果表明该算法有效地解决了吉布斯现象问题，融合图像对比度较高，并相对于传统的融合方法减少了传输和融合

3、的数据量，并且将融合时间缩短到５０ｓ以内，提高了融合效率。关键词：图像融合；Ｓｈｅａｒｌｅｔ变换；托普利茨矩阵；分裂Ｂｅｒｇｍａｎ迭代中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００５－００８６（２０１３）０２－０３８４－０７ＦｕｓｉｏｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄｖｉｓｉｂｌｅｉｍａｇｅｓｂａｓｅｄｏｎＳｈｅａｒｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ１＊，ＷＡＮＧ－Ｘｉａｏｍｉｎｇ１，ＤＡＮＧ－Ｊｉａｎｗｕ２，ＳＨＥＮ－Ｙｕ２ＦＥＮＧ－Ｘｉｎ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎ

4、ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｃｏｌｌｅｇｅ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｅｃａｕｓｅｔｈｅｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＳｈｅａｒｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｍａｙｅｍｅｒｇｅｐｓｅｕｄｏＧｉｂｂｓｐｈｅｎｏｍ－ｅｎｏｎａｎｄｈａｓａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｄａｔａ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｎｉｎｆｒａｒｅｄａ

5、ｎｄｖｉｓｉｂｌｅｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＳｈｅａｒｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｓｅｎｓｉｎｇ．Ｓｈｅａｒｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｃａｎａｎａｌｙｚｅｉｍａｇｅｉｎｍｏｒｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓｏｎｌｙＳｈｅａｒｌｅｔｆｉｌｔｅｒ．Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｔｈｅｐｙｒａ－ｍｉｄｆｉｌｔｅｒｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｔｈｅｉｍａｇｅｓｔｏｇｅｔｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｆｒｅ

6、ｑｕｅｎｃｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｇｒａｐｈｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｓｉｚｅａｓｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｉｍａｇｅｓ．Ｆｏｒｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｇｒａｐｈ，ｔｈｅｌｏｃａｌａｒｅａｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｎｔｒｏｐｙｉｓｕｓｅｄｆｏｒｆｕｓｉｏｎ．Ｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｇｒａｐｈ，ｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄｄｉａｇｏｎａｌＳｈｅａｒｌｅｔｆｉｌｔｅｒｓａｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｈｅＴｏｅｐｌｉｔｚｍａｔｒｉｘｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｏｂｓｅｒ

7、ｖｅｔｈｅｆｉｌｔｅｒｃｏ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｍｏｒｅｓｉｍｐｌｅａｎｄｗｉｔｈｅａｓｙｐｈｙｓｉｃａｌｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｐｌｉｔＢｅｒｇｍａｎｉｔｅｒａ－ｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅＳｈｅａｒｌｅｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｆｕｓｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｓｅｄｉｍａｇｅｉｓｇｏｔｂｙｆｉｌｔｅｒｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃ－ｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｖｏｉｄｓｔｈｅｐｓｅｕｄｏ

8、－Ｇｉｂｂｓｐｈｅ－ｎｏｍｅｎｏｎａｎｄｏｕｔｐｅｒｆｏｒｍｓｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎ