激光与光电子学进展, 2019, 56 (14): 141007, 网络出版: 2019-07-12   

基于滚动导向滤波和混合多尺度分解的红外与可见光图像融合方法 下载: 930次

Infrared and Visible Image Fusion via Rolling Guidance Filtering and Hybrid Multi-Scale Decomposition
赵程 1黄永东 1,2,*
作者单位
1 北方民族大学图像处理与理解研究所, 宁夏 银川 750021
2 大连民族大学数学与信息科学研究中心, 辽宁 大连 116600
摘要
系统分析了滚动导向滤波的参数,根据参数变化的规律提出一种基于滚动导向滤波的混合多尺度分解方法,并基于此方法将红外与可见光图像分解到基本层、小尺度层和大尺度层。在基本层上使用像素能量与梯度能量相结合的融合规则,在大、小尺度层上采用双通道自适应脉冲耦合神经网络(DAPCNN)的融合规则。通过逆混合多尺度分解方法得到融合图像。与已有的图像分解方法相比,所提图像分解方法不仅可以很好地提取图像的纹理细节,保留图像的边缘特征,还可以避免在边缘位置上出现光晕现象。实验结果表明,所提方法可以很好地提取图像的红外目标信息,并将其融合到可见光图像中,与已有的融合方法相比,所提方法不仅在人眼视觉感知的主观评价方面具有明显优势,而且在互信息、信息熵、标准差、非线性相关信息熵和Chen-Varshney指标等客观评价标准上也具有很大的优势。
Abstract
We systematically analyze the parameters of rolling guidance filtering and propose a hybrid multi-scale decomposition method based on rolling guidance filtering, utilizing the law of parameter variation. First, the infrared and visible images are decomposed into base, small-scale, and large-scale layers using this method. Second, a fusion rule that combines the pixel and gradient energies is applied to the base layer, and another fusion rule based on an adaptive dual-channel pulse-coupled neural network (DAPCNN) is used to combine the large- and small-scale layers. Finally, the fused image is obtained via inverse hybrid multi-scale decomposition. Compared with other common image decomposition methods, the proposed method can not only extract the image's texture details and preserve its edge features but also prevent the halo phenomenon at the edges. The experimental results show that the proposed method can extract the target information from the infrared image and fuse it into the visible image. Compared with existing fusion methods, the proposed method shows clear advantages not only in a subjective human visual evaluation, but also in several objective evaluation metrics, namely the mutual information, information entropy, standard deviation, non-linear correlation information entropy, and Chen-Varshney indexes.

赵程, 黄永东. 基于滚动导向滤波和混合多尺度分解的红外与可见光图像融合方法[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(14): 141007. Cheng Zhao, Yongdong Huang. Infrared and Visible Image Fusion via Rolling Guidance Filtering and Hybrid Multi-Scale Decomposition[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(14): 141007.

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