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1、目 录摘 要Absract1、绪论2.1课题开发背景21.1.图像融合的定义21.2 手动配准与图象融合2.3 图象融合研究的发展现状和研究热点31课题设计要求42、MATL程序设计2.1 ATLB软件简介52.2 MATLA软件窗口环境2.3 M语言编程83、图像融合算法9.1 图象融合算法的层次分类9.2 图像融合规则103.图像融合方法1134图像融合步骤124、各算法程序131 一般方法14.2 CA算法程序144.3 金字塔(yaid）算法程序14.4 小波变换(DW)算法程序85、实验结果226、图像融合的应用247、总结25参考文献26摘 要数字图像融合是以图像为主要研究内容的数
2、据融合技术,是把多个不同模式的图像传感器获得的同一场景的多幅图像或同一传感器在不同时刻获得的同一场景的多幅图像合成为一幅图像的过程。本文首先介绍了数字图像融合的定义、发展现状和研究热点，接着论述了图像融合的规则、方法和步骤。并给出了三种融合算法程序,即算法、金字塔图像融合算法与基于小波变换的算法程序，在最后论述了图像融合技术在军事、医学图像和遥感测控中的应用。关键词:图像融合 小波变换 MatlbAbtrctDgial image fsio is ttecolg ofdat ionminl study he imae s the diffrentpattern oimages of the s
3、ame ce nrs to hesamenmberf enors or iages acqired atfferet ies he sae scee anmer ofsyhetcmage image prces. Thfirt inodeddiitalimage inegrtion deinitio, thecrrent develpmtand eearch ,and tn susse thentertin of imges of the ules,meods ad ste Tre integrionlgoithman roedu gven that te PCA algorihms, pyr
4、adimge inerati lgorithm ad agrithssd n waeets chnge proed discussed inhe fina image intgatio ehnolgyin th militar, medical imaging and rmot sensig, monitorng an contro aplications.Kewods:Imag fuso Waelethange tlab1、 绪论1.1 课题开发背景1.11 图像融合的定义 数字图像融合(igital Img ui)是以图像为主要研究内容的数据融合技术，是把多个不同模式的图像传感器获得的同一
5、场景的多幅图像或同一传感器在不同时刻获得的同一场景的多幅图像合成为一幅图像的过程。由于不同模式的图像传感器的成像机理不同，工作电磁波的波长不同，所以不同图像传感器获得的同一场景的多幅图像之间具有信息的冗余性和互补性,经图像融合技术得到的合成图像则可以更全面、更精确地描述所研究的对象。正是由于这一特点,图像融合技术现已广泛地应用于军事、遥感、计算机视觉、医学图像处理等领域中。数字图像融合是图像分析的一项重要技术，该技术在数字地图拼接、全景图、虚拟现实等领域有着重要应用。虽然Photosho等图像处现软件提供了图像处理功能,可以通过拖放的方式进行图像拼接,但由于完全是手工操作,单调乏味,且精度不高
6、，因此,有必要寻找一种方便可行的图像融合方法。Matla具有强大的计算功能和丰富的工具箱函数,例如图像处理和小波工具箱包含了大多数经典算法,并且它提供了一个非常方便快捷的算法研究平台,可让用户把精力集中在算法上而不是编程上，从而能大大提高研究效率。1.1. 手动配准与图象融合图像融合包含图像配准和无缝合成两个部分.由于成像时受到各种变形因素的影响，得到的各幅图像间存在着相对的几何差异。图像配准是通过数学模拟来对图像间存在着的几何差异进行校正,把相邻两幅图像合成到同一坐标系下,并使得相同景物在不同的局部图像中对应起来，以便于图像无缝合成。本文采用atab中的cpselect、c2tform函数完
7、成几何配准。cpelct函数显示图像界面，手动在两幅图像的重叠部分选取配准控制点,Malab自动进行亚像素分析，由p2tom函数值正重叠部分的几何差异。Malab中的pfor函数能修正6种变形，分别是图（)：线性相似；图(c)：仿射；图(d）：投影;图（e)：多顶式;图（o:分段线性;图(g)：局部加权平均。前4种为全局变换,后两种为局部变换，如图I所示,图（a）为修正结果;图（b）至图(）为对应的变形。图1-1 cp2tform函数能修正的6种几何变形图像配准之后，由于图像重叠区域之间差异的存在,如果将图像象素简单叠加，拼按处就会出现明显的拼接缝,因此需要一种技术修正待拼接图像拼接缝附近的颜
8、色值,使之平滑过渡,实现无缝合成。传统的融合方法多是在时间域对图像进行算术运算,没有考虑处理图像时其相应频率域的变化。从数学上讲,拼接缝的消除相当于图像颜色或灰度曲面的光滑连接,但实际上图像的拼接与曲面的光滑不同，图像颜色或灰度曲面的光滑表现为对图像的模糊化,从而导致图像模糊不清。.1.3 图象融合研究的发展现状和研究热点在众多的图像融合技术中,基于小波变换的图像融合方法已成为现今研究的一个热点。这类算法主要是利用人眼对局部对比度的变化比较敏感这一事实,根据一定的融合规则，在多幅原图像中选择出最显著的特征，例如边缘、线段等,并将这些特征保留在最终的合成图像中。在一幅图像的小波变换中,绝对值较大
9、的小波系数对应于边缘这些较为显著的特征，所以大部分基于小波变换的图像融合算法主要研究如何选择合成图像中的小波系数,也就是三个方向上的高频系数，从而达到保留图像边缘的目的。虽然小波系数(高频系数）的选择对于保留图像的边缘等特征具有非常主要的作用，但尺度系数（低频系数)决定了图像的轮廓，正确地选择尺度系数对提高合成图像的视觉效果具有举足轻重的作用。本文给出了一种基于小波变换的图像融合算法,在考虑小波系数选择规则的前提下，还重点研究了尺度系数的选择方案。小波系数的选择基于绝对值最大的原则，并对选择方案的一致性进行了验证。所谓的一致性指的是对于空间某像素点，其小波系数的选择方案应和其邻近点一致。本文设
10、计了三种选择尺度系数的方案，并从理论上和仿真结果上对这三种方案进行了比较，选择出一种最好的方案。本文给出的算法可用于两幅图像或多幅图像的融合,从仿真结果可看出，这个算法较好地保持了图像的边缘，具有较好的视觉效果。1.2 课题设计要求题 目:几种图像融合算法的Mala程序设计初始条件:1、 提供实验室机房及其aab软件；、提供两张同一景物不同效果的图片;3、数字图像处理的基本理论学习。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求):（1）掌握图像融合的基本原理；（2）熟练掌握matla软件，并利用matlab设计一程序完成以下功能；（3)通过对图像融合原理的认识
11、，进行实现图像融合的程序设计;(4）用两张灰度图片进行该程序的检验，记录其结果,并对产生的结果进行比较分析;(5)独立完成课程设计说明书。、MATAB程序设计.1 MATAB软件简介MATLAB 的名称源自 Mtrix Laboaoy ，它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。 ATLA 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用 MALAB 产品的开放式结构,可以非常容易地对 MATB的功能进行扩充,从而在不断深化对问题认识的同时,不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身的竞争能
12、力。 目前 MATLAB 产品族可以用来进行： 数值分析 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与方针 数字图像处理 数字信号处理 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程表- MALA产品族MTA 是 ALB 产品家族的基础,它提供了基本的数学算法,例如矩阵运算、数值分析算法, MATLAB 集成了 D 和3D 图形功能，以完成相应数值可视化的工作,并且提供了一种交互式的高级编程语言M 语言，利用 M 语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。 MATLABCier 是一种编译工具，它能够将那些利用ATLA 提供的编程语言 M 语言编写的函数文件编译生成为函数库、可执行文件 CO
13、 组件等等。这样就可以扩展 MATLAB 功能，使MATLAB能够同其他高级编程语言例如 /C+ 语言进行混合应用,取长补短,以提高程序的运行效率，丰富程序开发的手段。利用语言还开发了相应的 MAAB 专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前 MAAB 产品的工具箱有四十多个,分别涵盖了数据获取、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。 图2-1 MATAB的框图设计环境Simuik 是基于MATLAB的框图设
14、计环境,可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模范围广泛,可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模,例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车等等,其中了包括连续、离散,条件执行,事件驱动,单速率、多速率和混杂系统等等。 Siulink 提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面,而且 muink 还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合,利用Siulink几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。 Statelow 是一个交互式的设计工具，它基于有限状态机的理论，可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。 ateflo 与 iulink 和 MAB 紧密集成，可以将 Steflow 创建的复杂控制逻辑有效地结合到Smulin 的模型中。 在 MTLA 产品族中，自动化的代码生成工具主要有 Ral-Tie Wkshop（ TW )和 Statflow Cder ,这两种代码生成工具可以直接将 imlink 的模型框图和 Sttef
