一种基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法，包括以下步骤：对两幅或两幅以上经过对准的原始图像分别进行分数阶傅里叶变换，得到各个原始图像的分数阶傅里叶域图像；将各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的幅值和相位分离；选取幅值融合准则，将得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的幅值部分进行融合，得到融合后的幅值；选取相位融合准则，将得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的相位部分进行融合，得到融合后的相位；将融合后的幅值和融合后的相位结合，然后进行逆分数阶傅里叶变换，得到输出图像。本发明充分考虑了相位和幅值在反应图像信息能力时的差异，分别对相位和幅值进行融合，显著提高了融合后图像的质量。
【专利说明】一种基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理、数字信息融合技术，具体是涉及一种图像融合方法。
【背景技术】
[0002] 图像融合是指，将不同时间或来自不同传感器对应于同一场景的多幅图像融合 为一幅图像。对应同一场景多幅图像之间往往具有大量的冗余和互补信息，采用有效的算 法将它们融合在一起，人们可以获得信息更加丰富、质量更高的图像。融合后的图像更适 合人的视觉理解以及计算机的分析处理。目前图像融合技术已广泛应用在军事侦察、机器 视觉、图像处理、遥感等领域。常用的图像融合方法有很多，如主成份分析、金子塔分解方 法、小波变换、分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform, FRFT)等，但是到目前 为止还没有一种适用于所有图像类型的融合方法。各种方法在计算复杂度、融合效果等方 面各有优缺点。
[0003] 目前基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法的一般步骤如图1所示，首先对原始 图像分别进行分数阶傅里叶变换，再选择一种融合准则，得到分数阶傅里叶域的融合结果， 再进行逆分数阶傅里叶变换（Inverse Fractional Fourier Transform, IFRFT)，得到融合 后的图像。该方法优点是计算简单，缺点是忽略了图像相位和幅值反映图像信息能力的差 异，融合后的图像质量有待提高。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种新型的图像融合技术，利用分数阶傅里叶变换技术对相位和幅 值分别进行融合，能明显提高融合后图像的质量。
[0005] 本发明的方法包括以下步骤：
[0006] 步骤1，对两幅或两幅以上经过对准的原始图像分别进行分数阶傅里叶变换，得到 各个原始图像的分数阶傅里叶域图像；
[0007] 步骤2,将各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的幅值和相位分离；
[0008] 步骤3,选取幅值融合准则，将步骤2中得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图 像的幅值部分进行融合，得到融合后的幅值；
[0009] 步骤4,选取相位融合准则，将步骤2中得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图 像的相位部分进行融合，得到融合后的相位；
[0010] 步骤5,将融合后的幅值和融合后的相位结合，得到分数阶傅里叶域的融合图像， 然后进行逆分数阶傅里叶变换，得到输出图像。
[0011] 与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：图像经过分数阶傅里叶变换后，相 位部分和幅值部分反映原始图像光谱信息的能力是不同的，由相位恢复的图像往往比由幅 值部分恢复的图像包含更多的信息，本发明充分考虑了相位和幅值在反映图像信息能力时 的差异，利用这些特点，分别对相位和幅值进行融合，显著提高了融合后图像的质量，并较 好地保留了原始图像的光谱信息。与已有的基于分数阶傅里叶变换或小波变换的融合技术 相比，本发明方法将产生更好的融合效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为一种已有的基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法流程框图；
[0013] 图2为原始图像；
[0014] 图3为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的相位 重构图像；
[0015] 图4为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的幅值 重构图像；
[0016] 图5为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的相位 重构图像；
[0017] 图6为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的幅值 重构图像；
[0018] 图7为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的相位 重构图像；
[0019] 图8为图2按照流程图20操作，在分数阶傅里叶变换的旋转角度时的幅值 O 重构图像；
[0020] 图9为【具体实施方式】的流程框图；
[0021] 图10为实验例1中原始图像之前对焦图像；
[0022] 图11为实验例1中原始图像之后对焦图像；
[0023] 图12为实验例1中采用本发明方法产生的融合效果图；
[0024] 图13为实验例1中采用已有的分数阶傅里叶变换的融合方法得到的融合效果 图；
[0025] 图14为实验例1中采用小波变换（Wavelet Transform, WT)得到的融合效果图；
[0026] 图15为实验例2中原始图像之红外图像；
[0027] 图16为实验例2中原始图像之可见光图像；
[0028] 图17为实验例2中采用本发明方法产生的融合效果图；
[0029] 图18为实验例2中采用已有的分数阶傅里叶变换的融合方法得到的融合效果 图；
[0030] 图19为实验例2中采用小波变换得到的融合效果图；
[0031] 图20为计算获得原始图像的相位重构图像和幅值重构图像的流程框图。
【具体实施方式】
[0032] 分数阶傅里叶变换（FRFT)是傅里叶变换的广义形式，是一种新型的时频分析工 具，信号经过分数阶傅里叶变换后可以同时反映出信号在时域和频域的特征。一个信号 X(t)的分数阶傅里叶变换能被定义为：
【权利要求】
1. 一种基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，对两幅或两幅以上经过对准的原始图像分别进行分数阶傅里叶变换，得到各个 原始图像的分数阶傅里叶域图像； 步骤2,将各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的幅值和相位分离； 步骤3,选取幅值融合准则，将步骤2中得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的 幅值部分进行融合，得到融合后的幅值； 步骤4,选取相位融合准则，将步骤2中得到的各个原始图像的分数阶傅里叶域图像的 相位部分进行融合，得到融合后的相位； 步骤5,将融合后的幅值和融合后的相位结合，然后进行逆分数阶傅里叶变换，得到输 出图像。
2. 如权利要求1所述的基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法，其特征在于：所述步 骤3中，选取幅值融合准则时，将各原始图像分别经过分数阶傅里叶变换，将结果中各对应 项中最大的幅值作为融合后该项的幅值。
3. 如权利要求2所述的基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法，其特征在于：所述步 骤4中，将所述步骤2中得到的各变换域结果中的相位部分进行逆分数阶傅里叶变换，于是 得到空域中各原始图像对应的相位重构图像；然后在空域中选择各对应像素中灰度值最大 的像素作为融合后的像素，再对由此获得的相位图像进行分数阶傅里叶变换得到融合后相 位。
4. 如权利要求3所述的基于分数阶傅里叶变换的图像融合方法，其特征在于：所述步 骤5中，将所述步骤3得到幅值与和所述步骤4中得到的相位结合，得到分数阶傅里叶域的 融合图像，经过逆分数阶傅立叶变换得到输出图像。
【文档编号】G06T5/50GK104361570SQ201410665119
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】李龙龙, 王非, 黄倩, 韩运恒 申请人:深圳市富视康实业发展有限公司, 哈尔滨工业大学深圳研究生院