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[摘 要]图像融合作为信息融合的一个重要分支，已经广泛应用于军事目标探测和识别、计算机视觉、医学领域。研究有效的图像融合算法是图像融合系统的热点课题。本文采用拉普拉斯、比率、对比度以及梯度四种金字塔分解算法对多聚焦图像进行多分辨率分解，然后以区域特征选择融合规则对图像进行融合。
[关键词]图像融合 高斯金字塔 融合规则
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0200-02
1、引言
图像融合的主要目的是通过对多幅图像间互补信息的处理来提高图像的清晰度。图像融合技术广泛应用于军事、地质、医学、计算机视觉等领域。
简单的图像融合方法包括加权融合法、PCA融合法等，其共同的特征是不对原图像进行任何变换和分解，仅在对应像素上进行操作，因而应用范围有限。基于高斯金字塔分解的图像融合方法多尺度分析特征，能进一步细化影像的细节信息，且计算复杂度适中，实时性较好，应用广泛，根据分解规则的不同可以分为拉普拉斯金字塔、比率金字塔、对比度金字塔以及梯度金字塔等。
可以看出，经过融合处理后的图像表现内容较源图像丰富，树木、烟雾遮挡的房屋和人、地面的沟壑及水洼处都可以看出来。另一方面，不同的融合算法所达到的融合效果有差异，从主观上来看，采用基于金字塔分解和小波分析的几种图像融合算法较其他几种简单的图像融合算法的融合效果好。加权平均法融合处理后，图像对比度降低，且损失了细节信息。基于金字塔分解的图像融合算法中，比率金字塔、对比度金字塔的融合效果最好，细节信息丰富，且图像自然。
通过计算运行时间、平均梯度、信息熵、标准差等指标，得到表1。平均梯度指标反映了图像清晰度，平均梯度值越大，图像清晰度高；信息熵反映了图像包含的信息量，成正比关系；标准差在一定程度上反映了图像的空间分辨率[9]。
从表4-1可以看出，加权平均法算法复杂度低，处理时间短，但是融合图像的平均梯度值较小，相应的图像清晰度低。基于小波分析的方法，平均梯度值最大，融合效果最好，但运行时间过长。而基于高斯金字塔分解的几种融合方法融合图像清晰度高，计算复杂度适中，适于视频融合的实时处理。同时可以看出，在几种金字塔中，基于比率金字塔和对比度金字塔分解的融合方法效果较好。
5、结论
本文采用拉普拉斯、比率、对比度、以及梯度金字塔算法对多聚焦图像进行融合实验和比较分析，结果表明，由于金字塔分解算法的多尺度分析特征，与简单图像融合算法相比能进一步细化影像的细节信息。除了金字塔分解方法之外，金字塔系数的选择是融合的关键，为了表现空间信息增强特性，文中仅仅采用区域能量选择的方法来确定融合低频系数，利用局部方差的方法来确定融合低频系数，采用更高效的融合规则来确定金字塔系数还有待进一步探索。
参考文献
[1] Burt P.J.，Andelson E.H. .The Laplacian pyramid as a compact image code. IEEE Trans. On Communication，Vol.31（4）：532-540，1983.
[2] Burt P.J.，Smart sensing within a pyramid vision machine，Pro. IEEE，1988，76（8）：1006-1015.
[3] Burt P.J. and Adelson E.H..A multiresolution spline with application to image mosaics.ACM Trans. Graphics，1983，2（4）：217-236.
[4] Burt P.J.. The pyramid as a structure for efficient computation，In： Multiresolutionm Image Processing and Analysis， Rosendeld A.， Ed.， Springer-Verlag， New York，1984
[5] Adelson E.H. and Burt P.J..Image data compression with Laplacian pyramid，Proc， of the Pattern Recongnition and Information Processing Conference，Dallas，1981：218-223.
[6] Andelson E.H..Simoncelli E. and Hingorani R.，Orthogonal Pyramid transforms for image coding.Proc.SPIE，1987，vol.845：50-58.
[7] Ogden J.M.，Pyramid E.H.，Bergen J.R. and Burt P.J..Pyramid-based computer graphics.RCA Engineer.1985，30（5）：4-15.
[8] 阳方林，郭红阳，杨风暴.像素级图像融合效果的评价方法研究.测试技术学报，2002Vol 16（4）：276-279
通讯作者
于斐 Email： yufei@zzu.edu.cn
[关键词]图像融合 高斯金字塔 融合规则
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0200-02
1、引言
图像融合的主要目的是通过对多幅图像间互补信息的处理来提高图像的清晰度。图像融合技术广泛应用于军事、地质、医学、计算机视觉等领域。
简单的图像融合方法包括加权融合法、PCA融合法等，其共同的特征是不对原图像进行任何变换和分解，仅在对应像素上进行操作，因而应用范围有限。基于高斯金字塔分解的图像融合方法多尺度分析特征，能进一步细化影像的细节信息，且计算复杂度适中，实时性较好，应用广泛，根据分解规则的不同可以分为拉普拉斯金字塔、比率金字塔、对比度金字塔以及梯度金字塔等。
可以看出，经过融合处理后的图像表现内容较源图像丰富，树木、烟雾遮挡的房屋和人、地面的沟壑及水洼处都可以看出来。另一方面，不同的融合算法所达到的融合效果有差异，从主观上来看，采用基于金字塔分解和小波分析的几种图像融合算法较其他几种简单的图像融合算法的融合效果好。加权平均法融合处理后，图像对比度降低，且损失了细节信息。基于金字塔分解的图像融合算法中，比率金字塔、对比度金字塔的融合效果最好，细节信息丰富，且图像自然。
通过计算运行时间、平均梯度、信息熵、标准差等指标，得到表1。平均梯度指标反映了图像清晰度，平均梯度值越大，图像清晰度高；信息熵反映了图像包含的信息量，成正比关系；标准差在一定程度上反映了图像的空间分辨率[9]。
从表4-1可以看出，加权平均法算法复杂度低，处理时间短，但是融合图像的平均梯度值较小，相应的图像清晰度低。基于小波分析的方法，平均梯度值最大，融合效果最好，但运行时间过长。而基于高斯金字塔分解的几种融合方法融合图像清晰度高，计算复杂度适中，适于视频融合的实时处理。同时可以看出，在几种金字塔中，基于比率金字塔和对比度金字塔分解的融合方法效果较好。
5、结论
本文采用拉普拉斯、比率、对比度、以及梯度金字塔算法对多聚焦图像进行融合实验和比较分析，结果表明，由于金字塔分解算法的多尺度分析特征，与简单图像融合算法相比能进一步细化影像的细节信息。除了金字塔分解方法之外，金字塔系数的选择是融合的关键，为了表现空间信息增强特性，文中仅仅采用区域能量选择的方法来确定融合低频系数，利用局部方差的方法来确定融合低频系数，采用更高效的融合规则来确定金字塔系数还有待进一步探索。
参考文献
[1] Burt P.J.，Andelson E.H. .The Laplacian pyramid as a compact image code. IEEE Trans. On Communication，Vol.31（4）：532-540，1983.
[2] Burt P.J.，Smart sensing within a pyramid vision machine，Pro. IEEE，1988，76（8）：1006-1015.
[3] Burt P.J. and Adelson E.H..A multiresolution spline with application to image mosaics.ACM Trans. Graphics，1983，2（4）：217-236.
[4] Burt P.J.. The pyramid as a structure for efficient computation，In： Multiresolutionm Image Processing and Analysis， Rosendeld A.， Ed.， Springer-Verlag， New York，1984
[5] Adelson E.H. and Burt P.J..Image data compression with Laplacian pyramid，Proc， of the Pattern Recongnition and Information Processing Conference，Dallas，1981：218-223.
[6] Andelson E.H..Simoncelli E. and Hingorani R.，Orthogonal Pyramid transforms for image coding.Proc.SPIE，1987，vol.845：50-58.
[7] Ogden J.M.，Pyramid E.H.，Bergen J.R. and Burt P.J..Pyramid-based computer graphics.RCA Engineer.1985，30（5）：4-15.
[8] 阳方林，郭红阳，杨风暴.像素级图像融合效果的评价方法研究.测试技术学报，2002Vol 16（4）：276-279
通讯作者
于斐 Email： yufei@zzu.edu.cn