多聚焦彩色圖像融合預(yù)處理

時(shí)間：2009-08-24 11:06:48

關(guān)鍵字：彩色圖像 BSP 模型 RGB

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[導(dǎo)讀] 在實(shí)際中，彩色圖像可以將不同的亮度和不同的彩色組合起來(lái)表示不同的信息，由彩色圖像融合而成的彩色融合圖像就可以更好地表達(dá)細(xì)節(jié)信息，因而彩色圖像的融合對(duì)于實(shí)際應(yīng)具有更為重要的作用。而大多數(shù)討論多聚焦圖

在實(shí)際中，彩色圖像可以將不同的亮度和不同的彩色組合起來(lái)表示不同的信息，由彩色圖像融合而成的彩色融合圖像就可以更好地表達(dá)細(xì)節(jié)信息，因而彩色圖像的融合對(duì)于實(shí)際應(yīng)具有更為重要的作用。而大多數(shù)討論多聚焦圖像融合的文章都只討論灰度圖像，或是討論多聚焦彩色圖像融合時(shí)，僅僅簡(jiǎn)單地對(duì)RGB三分量進(jìn)行分開(kāi)處理，如：文獻(xiàn)[9]提出了一種基于三基色RGB的融合方法，該方法分別對(duì)三基色分量進(jìn)行小波變換，以三基色分量方向?qū)Ρ榷葹榕袚?jù)進(jìn)行融合，但它忽略了多聚焦彩色圖像各分量的特性及對(duì)融合結(jié)果的影響程度。本文詳細(xì)分析不同顏色空間和不同顏色分量對(duì)融合結(jié)果的影響。

1 幾種常見(jiàn)的顏色模型及其相互轉(zhuǎn)換
    下面是幾種常見(jiàn)的顏色模型：
    (1)RGB顏色模型
    RGB顏色模型(空間)是用于顯示和保存彩色圖像的最常用的彩色模型，由R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))三個(gè)分量組成。
    (2)HSI顏色模型
    HSI顏色模型將亮度分量(I)與彩色圖像中攜帶的色度(H)和飽和度(S)分開(kāi)，因此HSI模型對(duì)于開(kāi)發(fā)基于彩色描述的圖像處理算法是一個(gè)理想的工具，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，它們看起來(lái)更加自然和直觀。
    (3)YIQ顏色模型
    YIQ顏色模型來(lái)源于國(guó)家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(NT-SC)制彩色電視信號(hào)的傳輸。其中，Y分量代表圖像的亮度信息；I，Q兩個(gè)分量則攜帶顏色信息，J分量代表從橙色到青色的顏色變化，而Q分量則代表從紫色到黃綠色的顏色變化。
    通過(guò)把彩色圖像從RGB轉(zhuǎn)換到Y(jié)IQ顏色空間，可以把彩色圖像中的亮度信息與色度信息分開(kāi)，RGB與YIQ顏色空間的相互轉(zhuǎn)換公式為：

對(duì)于不同的彩色模型，采用方差法與加權(quán)法結(jié)合進(jìn)行融合實(shí)驗(yàn)，采用db8小波的進(jìn)行分解，分解層數(shù)為3層，最終得到的融合結(jié)果如圖2所示。

通過(guò)對(duì)表1的分析，將各項(xiàng)評(píng)價(jià)函數(shù)再取均值來(lái)研究總體效果可以看出，基于YIQ模型的各項(xiàng)融合指標(biāo)較好。

3 不同顏色分量對(duì)融合結(jié)果影響的比較
    文獻(xiàn)[10]將顏色的三維分量分解成亮度Y和色差I(lǐng)，Q，然后進(jìn)行融合，但未討論各顏色分量對(duì)融合結(jié)果的影響程度，本節(jié)考慮到Y(jié)IQ各分量不同的物理意義，討論各分量對(duì)融合結(jié)果的影響。
    首先，分析一下YIQ模型中各分量的特性。采用標(biāo)準(zhǔn)Lena彩色圖像圖1(a)，將其由RGB模型變換到Y(jié)IQ模型。    計(jì)算各分量的信息熵，Y分量的信息熵為7．446 3，I分量的信息熵為5．911 3，Q分量的信息熵為4．753 6，可以看出，彩色圖像的信息含量主要在Y分量中，其對(duì)融合結(jié)果有重要影響。
    下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)具體說(shuō)明這一點(diǎn)。分別對(duì)Y，I，Q分量中任意一分量運(yùn)用能量法與加權(quán)法相結(jié)合的方法進(jìn)行融合實(shí)驗(yàn)，其他兩分量的融合結(jié)果采用兩幅源圖像中任意圖像對(duì)應(yīng)分量，融合結(jié)果如表2所示。

從表2中可以看出，Y亮度分量對(duì)融合結(jié)果的影響要比I，Q兩色度分量對(duì)融合結(jié)果的影響大，說(shuō)明在多聚焦彩色圖像融合中，Y亮度分量含有的細(xì)節(jié)信息較多，所以對(duì)其應(yīng)重點(diǎn)處理。

4 結(jié) 語(yǔ)
基于RGB，YIQ，HSI和YCrCb的多聚焦圖像融合結(jié)果是有區(qū)別的。本文實(shí)驗(yàn)表明，基于YIQ模型的各項(xiàng)融合指標(biāo)較好。對(duì)于YIQ顏色模型，Y亮度分量對(duì)融合結(jié)果的影響要比I，Q兩色度分量對(duì)融合結(jié)果的影響要大，說(shuō)明了在多聚焦彩色圖像融合中，Y亮度分量含有的細(xì)節(jié)信息較多，所以在融合時(shí)要對(duì)其重點(diǎn)處理。