图像金字塔模型应用研究综述

对近年来图像金字塔相关算法和应用的研究进展进行了详细调研，对比分析了常见的图像金字塔模型的典型算法和应用，包括图像融合和分割、图像增强、遥感图像物体检测和识别。重点总结了高斯金字塔和拉普拉斯金字塔的典型应用，包括无人机图像捕获、车辆及车牌识别等方面。最后对图像金字塔未来的研究方向进行展望。     

基于特征塔集的遥感图像融合方法

提出了图像特征塔集的概念，给出了一种基于特征塔集的融合方法．算法主要包含两部分，子图像的融合及对应残差图像的融合．图像的大部分能量和信息包含在子图像中，因此，在图像金字塔的子图像融合过程中，特征塔集的构造由局部能量和局部熵组成．考虑到残差金字塔包含了原始图像的边缘或高频成分，因此采用梯度作为其融合特征．最终的融合结果，可利用金字塔反变换获得．由于将残差金字塔也引入到融合算法的设计过程中，因此融合的精度得到一定的提高，另外，采取简单的金字塔可以有效地控制算法的复杂度．实验结果表明了算法的合理性和有效性．     

基于区域能量的多聚焦图像融合算法

针对同一场景两幅严格配准的多聚焦图像的融合问题,设计了一种基于区域能量的多聚集图像融合算法。该算法利用金字塔变换得到图像的多分辨序列,采用基于区域能量的融合方法,在图像的相应层次序列的各级金字塔图像上进行融合,以获取最终的融合图像。从目视效果来看,采用本文算法进行图像融合,能够将两幅多聚焦图像融合成一幅比较清晰的单一聚焦图像。实验结果表明,本文算法与同类其它算法相比较,熵提高了0.01%～4.4%,交叉熵降低了52.93%～95.77%,互信息提高了3.13%～26.55%。     

对拉普拉斯金字塔和对比度金字塔图像融合方法的性能比较

图像融合作为信息融合的一个重要领域 ,已经广泛应用于遥感、计算机视觉、医学、军事目标探测和识别等方面。因此 ,探索有效的图像融合算法是当前的热点课题。近年来有不少学者提出了各种图像融合的方法 ,归结起来占主流的是源于多分辨率的方法 ,这类方法一大类是基于图像的高斯金字塔分解 ,然后派生出拉普拉斯金字塔 ,对比度金字塔等 ;另一大类是基于小波分解的算法 ,基本思想是把图像分解到不同分辨率下的一系列子图像 ,其中每一级包含一个包含了低频信息的模糊子图像和三个行、列、对角线方向上的高频细节子图像。这两类方法的共同之处都是在不同的分辨率下各自按一定的规则融合 ,得到一个融合后的图像序列 ,然后重构图像。虽然这些方法在实用中效果很好 ,但是目前还没有对各类图像融合都普遍适用的理想方法 ,因此对不同方法的融合效果进行主观和客观的评价是重要的。图像融合效果的评价也是一个目前讨论的热点问题 ,目前融合效果的评价有主观视角效果评价和客观指标评价两种 ,首先应进行详细的主观评价 ,因为到目前为止还没有能非常准确描述融合质量的客观物理指标 ,在某些情况下可以通过融合图像和标准图像比较来评价融合效果 ,但是在大多数情况特别是实际应用中 ,标准图像几乎是不可能存在的 ,所     

应用于图像融合中的多尺度对比度调制法

利用金辽塔结构,将输入的多通道图像在不同频段上进行分解,得到待融合图像的对比度金字塔,然后对比度金字塔的相应级上进行相行相互调制,得到融合图像的对比度金字塔,最后利用金字塔算法恢复出融合图像。实验了基于调制原理和对比度金字塔的多尺度对比度调制融合算法。     

基于梯度金字塔图像融合的研究

根据人体视觉对梯度的敏感性特点,采用梯度金字塔融合方法对图像进行具有方向性的多尺度、多分辨率分解,然后采用基于区域信息特征的融合规则对图像进行融合,最后进行梯度金字塔分解的逆变换得到融合图像,并对融合结果作出评价。实验结果表明,该方法对多焦点和多光谱图像融合都十分有效。     

面向SoC的红外图像融合算法

本文针对红外图像和可见光图像的特点,研究了像素级的三类图像融合算法.选择适合在硬件上实现的拉普拉斯金字塔图像融合算法,针对算法中的滤波和融合规则进行了改进,并提出了一种评价体系.然后在ARM9的S3C2440平台上完成了系统的设计,给出了系统实现的结果,最后采用评价体系对几种融合方法的结果进行了定量比较,确定在本系统中最适合的方法是改进的多融合规则的拉普拉斯金字塔图像融合算法.融合结果较好的符合了人的视觉特性.     

基于视觉特性的多尺度对比度塔图像融合及性能评价

针对同一场景可见光与红外图像的融合问题，提出了一种新的多尺度对比度塔图像融合方法．该方法利用对比度金字塔数据结构得到图像的多分辨序列，采用基于视觉特性的融合算子在图像的相应各级上融合源图像的细节，再通过金字塔逆变换重构出最终融合图像．这种图像处理方法具自适应性，不随各自输入图像的灰度特性而改变，同时增强了融合图像的对比度，产生了较好的视觉处理效果．对熵、交叉熵和互信息3种量化评价标准的进一步分析表明，该方法比传统的Laplacian金字塔、比率低通金字塔和小波变换融合方法的性能更加优化，其中熵提高了0．5％～3％，交叉熵降低了13％～78％，互信息提高了1．8％～8．4％，评价结果与目视效果吻合良好．     

一种基于视觉阈值特性的图像融合方法

在分析和比较拉普拉斯金字塔与低通比率金字塔图像融合方法的基础上,结合对于人类视觉特性的了解,提出一种基于视觉阈值特性的金字塔图像融合方法. 该方法要求当目标亮度位于其阈值之上并且不同源图像目标对比度极性相同时,采用对比度指标确定融合要素;否则,采用绝对值指标确定融合要素. 实验结果表明,该方法既可以增强融合图像的对比度信息,又能有效避免低通比率金字塔方法中有时出现的斑点噪声,所需的额外计算量小,因此适用于要求实时性的融合领域.     

一种基于多尺度分解的多传感器图像融合方法

给出了一种基于多尺度分解(易操纵金字塔分解)的多传感器图像融合算法．该算法把来自不同传感器的图像分解成不同尺度、不同方向(不止3个)的子带系列；使用基于相似性量测的规则融合各相应子带图像；再进行反变换，获得融合后的图像．实验结果表明该方法有较好的融合效果．     

多源遥感图像的分层融合研究

为了更有效地实现目标识别，采用了像素产像融合方法，该方法简单，易于实现，其中低通对比度金字塔融合和多尺度对比度增强融合采用金字塔法实现，实验结果显示多尺度对比度增强的融合效果优于前者，但采用金字塔法有一个不可避免的缺陷，就是在做子采样时由于频率混效应而可能引进噪声，而非金字塔式分层融合技术则避免了金字塔法的这种缺陷，能得到更好的融合图像。     

利用统计特性进行图像融合效果分析及评价

研究图像融合的客观效果评价。利用图像的统计特性,即均值、标准方差、熵、交叉熵进行融合图像分析及效果评价的方法,并以多尺度对比度金字塔图像融合方法为例,就同一目标可见光与红外图像融合的具体情况,对融合层数不同的结果图象进行分析和评价。评价结果与理论分析结果、目视效果相吻合。统计特性是一种客观和实用的对融合图像效果进行分析及评价的方法。     

结合对比度塔和克隆选择加权Wedgelets的图像融合

为增强融合图像的效果,提出了一种图像融合新方法.先利用对比度塔分解得到多分辨序列,然后利用加权Wedgelets变换和小波变换在图像序列相应尺度上融合源图像细节,并采用免疫克隆选择算法优化权值.新方法不仅有效保留了图像的细节和纹理,改善了视觉效果,而且使融合图像信息熵保持在较高水平.仿真实验结果表明,采用新方法所得到的图像像素平均梯度值比小波和Wedgelets方法分别提高了0.31和3.27,图像灰度值标准差分别提高了2.27和3.93.     

基于散度的不同焦点图像融合方法

把散度的概念引入到图像分析中,考虑到图像在不同方向上的性质不同,提出了一种基于散度的相关性拉普拉斯变换不同焦点图像融合算法.首先对源图像进行相关性拉普拉斯分解,获得图像的低频和高频分量;然后对低频分量采用平均能量法进行融合,对高频分量利用图像梯度场的散度作为显著性特征进行融合;最后对融合后的图像分量进行拉普拉斯反变换重构出融合图像.实验结果表明该方法的保真度更高,边缘信息保留性能更好.     

一种基于区域分割的图像融合方法

文章提出了一种基于区域分割的图像融合算法。首先对各个源图像使用基于金字塔链接的多分辨率分割,将源图像在各个尺度上划分为一系列区域,在划分过程中为了克服根标识时的不可预知性,先给定根的数目,然后在这些区域上采用小波变换的方法进行融合。实验表明,该方法可较好的消除边界的模糊性。     

基于区间小波的红外/可见光图像融合

针对红外和可见光图像的特点,结合V. Petrovic提出的融合方法,给出了一种改进的基于区间小波的图像融合算法. 按照V. Petrovic的方法对源图像的梯度细节图像进行融合/分解并得到源图像的多尺度金字塔,对金字塔中的两个低通分量加权平均后进行反变换,得到融合图像. 目视观察和客观评价指标表明:算法取得了较好的融合效果,并且区间双正交小波融合效果好于区间正交小波,这符合双正交小波具有对称性,更适合图像处理的特性.