基于Matlab的图像融合研究设计

目 录

摘 要......................................................................................................................1

Abstract.........................................................................................................................1

1、 绪论..................................................................................................................2

1.1 课题开发背景.............................................................................................. 2

1.1.1 图像融合的定义..................................................................................2

1.1.2 手动配准与图象融合..........................................................................2

1.1.3 图象融合研究的发展现状和研究热点............................................. 3

1.2 课题设计要求.............................................................................................. 4

2 、MATLAB**** 程序设计............................................................................................... 5

2.1 MATLAB 软件简介............................................................................................5

2.2 MATLAB 软件窗口环境....................................................................................7

2.3 M 语言编程......................................................................................................8

3、图像融合算法..........................................................................................................9

3.1 图象融合算法的层次分类.............................................................................9

3.2 图像融合规则...............................................................................................10

3.3 图像融合方法...............................................................................................11

3.4 图像融合步骤...............................................................................................12

4、各算法程序............................................................................................................13

4.1 一般方法.......................................................................................................13

4.2 PCA**** 算法程序............................................................................................. 14

4.3 金字塔（Pyramid ）算法程序....................................................................15

4.4 小波变换（DWT ）算法程序.....................................................................18

5、实验结果................................................................................................................22

6、图像融合的应用....................................................................................................24

7、总结........................................................................................................................25

参考文献......................................................................................................................26

摘 要

数字图像融合主要研究以图像为核心的领域，并实现对多模式数据的整合。

图像传感器采集的同一个画面有多张照片或在同一时间点捕捉到相同的画面

在场景中对多幅图像进行整合形成单一图像的过程中

概述当前研究状况及关注的重点领域，并详细阐述了图像融合所遵循的规律、采用的技术途径及其实施流程。具体提出了三种融合方案。

该文提出的融合算法流程包括主成分分析（PCA）算法、分层图像融合算法以及小波变换域的图像融合方法。

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 Matlab

Abstract

Digital image fusion pertains to data fusion and mainly focuses on studying images.

The system captures diverse perspectives of same-scene images while maintaining an equivalent number of sensors.

Additionally, the system captures a series of images, all within the same setting, captured at various moments across multiple synthetic datasets.

image processing. The initial established digital image integration definition, the present.

Hot topics in development and research were explored, further exploring images related to the

practices, approaches, and procedures. Three integration algorithms and processes are provided when considering...

principal component analysis-based algorithms, image fusion techniques utilizing a pyramid structure and algorithms developed through

The wavelets evolve procedures within the field of final image integration technology.

The fields encompass military operations, medical image analysis, remote-sensing technology, as well as the application areas of monitoring and control systems.

Keywords：Image fusion Wavelets change Matlab

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1、 绪论

1.1 课题开发背景

1.1.1 图像融合的定义

数字图像融合（Digital Image Fusion）是以图像为主要研究内容的数据融

融合技术是指从多个不同的工作模式中获取同一场景下的多幅图像数据，并对其进行统一处理。

同一场景在同一时间点获取多幅图像并合成出一张综合图像的过程。基于不同的模式识别和处理。

不同图像传感器由于其成像原理的不同，在工作于不同电磁波谱时表现出独特的成像特性。

在这一同一场景中多幅图像之间存在信息上的重复性和协同作用特性，在经过图像融合技术处理后能够得到

合成图像可以用更为详尽且细致的方式描述所研究的对象。正是因为这种特性，
图

该融合技术目前广泛应用于军事、遥感、计算机视觉及医学图像处理等领域。

数字图像融合作为图像分析的关键技术之一具有重要意义，在此过程中我们主要关注其在数字地图拼接、全景成像等领域的具体应用表现。

在虚拟现实等行业的应用非常广泛。尽管 Photoshop 等图像处理软件支持图像处理功能。

功能可以采用拖放的方式来完成图片拼接。然而由于完全是手工操作的原因，并没有体现出任何便利性

其精度较低，并且鉴于此需求之所在，在图像处理领域中存在一种较为广泛使用的图像融合技术。

该系统具备强大的计算能力和多样化的工具包功能；其中作为示例的图像处理与小波变换涵盖了众多经典的分析方法

该算法不仅提供了功能强大且易于使用的平台支持，并且允许用户集中精力投入到算法开发中

算法上而不是编程上，从而能大大提高研究效率。

1.1.2 手动配准与图象融合

图像融合由图像配准与无缝合成两大类组成。在成像过程中，多种形变因素对其效果产生影响。

不同方面的影响下，在各个成像之间的几何关系存在显著差异。图像配准是通过数学手段或模型实现的。

通过实现空间中的不同位置间的几何差异消除，并将相邻两幅图像统一至同一个空间框架中

通过同一场景在各处的小区域之间建立一一对应关系，并便利于图像的拼接。

在Matlab环境中, cpselect 和 cp2tform 函数能够实现几何配准. 该函数用于呈现图像配准界面.

在两张图像的重叠区域手动选择配准控制点，并通过Matlab自动执行亚像素级别的精确配准，在该过程中由人工完成的方式实现

cp2tform函数在正重叠区域内的几何差异性表现较好。Matlab中的cp2tform函数用于修正六种类型的变换参数

变形，分别是图(b)：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(g)为对应的变形。

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图 1-1 cp2tform 函数能修正的 6 种几何变形

配准完成后，在成像区域之间存在差异的情况下，在这种情况下，并非直接将像素进行叠加。

结合操作一旦实施至指定区域（即所谓的"拼按处"）时，则会在该区域产生明显的断层边界（即"拼接缝"），因此必须采用一种修正手段来解决这一问题。

接近的颜色值，并使其颜色渐变过渡以实现无接缝融合；传统的融合方法主要是在时间域上对图进行处理

类似于执行算术运算，在数学理论层面而言，在处理图像时忽略了其相应的频率域变化。拼接过程是该方法的一个关键组成部分。

缝线的去除等同于平滑过渡的效果，在实际操作中发现这种效果与表面特性之间存在某种关联

颜色或灰度曲面的模糊不同会导致这一现象

糊不清。

1.1.3 图象融合研究的发展现状和研究热点

在多种多样且复杂的图像融合技术中, 基于小波变换的图像融合方法已被广泛应用于各个领域, 并且目前已成为科学研究的主要研究方向之一

当前成为一个关注的焦点。这些算法主要基于人眼对局部对比度变化的高度敏感性这一特点进行设计

据特定的融合标准，在多幅原始图像中提取出最具代表性的特征，如图中的边缘和线段所示。

将这些关键特征保留在最终生成的合成图像中，并且在小波变换过程中具有较大的绝对值

的小波系数能够反映图像细节这些较为显著的特征因此大部分基于小波变换的图像融合其融合效果通常较好

算法设计的核心任务是确定小波系数的选择，在具体应用中通常涉及三个方向上的高频部分。

其数值设置有助于保护图像边界。尽管如此，在选择小波变换时（尤其是高频分量）仍需谨慎考虑。

像的边界等特征特别重要,然而尺度系数（低频系数）影响了图像细节部分。

简便性而言

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该文引入了一种基于小波变换的应用型图像融合算法，在考虑到小波系数选择规则的情况下

在以下研究中，我们不仅深入探讨了尺度系数的选择方案，还着重分析了选择方案中关于尺度系数的部分。小波变换中的系数选择主要依据的是其绝对值的最大值。

该准则涉及到了选择方案一致性的验证过程。其中一致性的定义是指，在空间某像素处

该点的小波系数选择方案应与邻近点保持一致，并且本文开发了三种选择尺度系数的方法

基于理论分析与仿真验证的三种策略进行系统比较分析后，并选择出一种最优的方法/方式作为最终解决方案。

注

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 Matlab 程序设计

初始条件:

1、提供实验室机房及其 matlab 软件；

2、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。

完成课程设计工作的规模需满足具体的技术指标；对编写技术说明书的具体要求；说明书编写的具体要求。

等具体要求):

（1）掌握图像融合的基本原理；

（2）熟练掌握 matlab 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，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。

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