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对基于提升方法的小波变换的模糊图像融合算法性能及应用进行研究

发布时间:2019-07-18 04:06 来源:未知 编辑:admin

  图像融合指综合和提取两个或多个图像的信息,从而获得对同一场景或目标更为准确、全面和可靠的图像,使其更加适合人眼感知或后续处理。常用的图像融合的分类方法是基于图像表征层的划分,将图像融合分为像素级、特征级和决策级3级。图像的小波分解是一种像素级图像融合普遍采用的方法,利用小波非冗余性使图像经小波分解后数据量不会增大;同时小波分解具有方向性的特性,可针对人眼对不同方向的高频分量具有不同分辨率这一视觉特性,在图像融合时获得效果更佳的融合图像。基于提升方法的小波变换又称第2代小波变换,它既保持传统的小波时频局部化等特性,又克服其局限性。提升的实现形式给出小波完全的空间域解释,它具有许多优良特性:结构简单、运算量低、原位运算、节省空间、逆变换可直接反转实现,可逆的整数到整数变换,便于实现。采用提升格式的co5小波变换进行图像融合处理。针对低频和高频系数不同的特点运用不同的融合规则。仿真结果表明模糊图像融合效果良好。

  提升算法给出双正交小波简单而有效的构造方法,使用基本的多项式插补获取信号的高频分量,通过构造尺度函数获取信号的低频分量。由提升方法构成的小波变换分为分裂、预测和更新3个步骤:

  (1)分裂(Split)将原始信号分为两个互不相交的子集和,通常是将一个数列分为偶数序列和奇数序列,即

  (2)预测(Predict)根据数据间的相关性,可用sj-1预测dj-1。故可采用一个与数据集结构无关的预测算子P,使得dj-1=P(sj-1),这样就可以用子数据集sj-1代替原始的数据集sj。若用子集dj-1与预测值P(sj-1)的差值去代替dj-1,则此差值反映两者的逼近程度。如果预测合理,则差值数据集所包含的信息比原始子集dj-1包含的信息要少得多。预测过程的表达式如下:

  (3)更新(Update)经步骤(1)产生子集的某些整体特征(如均值)可能与原始数据并不一致,为了保持原始数据的整体特征,需要一个更新过程。经小波提升,可将信号sj分解为低频部分sj-1和高频部分dj-1;对于低频数据子集sj-1可再进行相同的分裂、预测和更新,将sj-1进一步分解为dj-2和sj-2,…如此下去,经过n次分解后,原始数据sj用小波表示为{sj-n,dj-n,dj-n+1,…,dj-1}其中,sj-n%代表信号的低频部分;dj-n,dj-n+1,dj-1,则是信号从低到高的高频部分。

  式中,Merge即“合并”,是将分裂后的子集sj-1和dj-1,重构为初始信号sj。

  图1为利用第2代小波变换分解和重构的示意图。利用不同的预测算子P和更新算子U可以建立不同的小波变换。

  对同一图像,采用不同的小波基对其进行分解会产生不同的结果,由于不同的小波基具有不同的性能指标。小波基函数的正则性越高,其分辨率越高,等效滤波器组的幅频响应旁瓣越低;其消失距阶数R越高,对应滤波器的低频拖尾衰减越快;对于正交小波,如果尺度函数和小波是紧支撑,则滤波器呈现FIR特性,其分解和重构算法可以通过FIR滤波器组实现;当尺度函数和小波对称时,滤波器呈现广义线性相位,缺乏该性质将会引起相位失真。因此,小波基的选取要兼顾小波的正交性、对称性、光滑度和正则性等。

  选取Daubechies构造的coiflets小波函数,它具有coifN (N=1,2,3,4,5)一系列,coifles小波具有双正交性、紧支撑性、近似对称性等优点。coifN比dbN对称性更好,其支撑长度与db3N相同,其消失矩阶数与db2N相同。为分析不同的小波基对变换结果的影响,分别采用传统的haar、coif5以及提升格式db2小波、coif5小波对两幅模糊图像进行融合并仿线 融合规则

  每个源图像在进行二维提升小波分解后分别得到由各层的细节子图像和最后一个分解层的近似子图像构成的子图像系列。由于图像的细节子图像和近似子图像包含的信息不同,针对其不同特点,分别采用不同融合规则进行融合。

  (A(j,k)+K×B(j,k))×α为取两幅图像的加权均值,影响融合后图像的能量,对融合后图像的亮度起决定作用;(A(j,k)-K×B(j,k)×β为取两幅图像的加权差值,包含两幅图像的模糊信息。因子K调节两幅图像的占优比例,使两幅亮度不同的图像达到均衡。随着α增大,图像加亮;随着β增大,图像的边缘加强。

  对于不同图像,适当调整K、α及β,可消减模糊边缘,同时确保不会丧失过多边缘信息。

  式中,X为M×N的区域;X(i,j)为区域X中像素点(i,j)的灰度值;Y为区域X的灰度平均值。

  局部方差可反映区域信息含量,融合图像是对同一目标不同时刻(或采用不同成像设备所成的像)的反映,因此,可选取信息含量更丰富的图像组成融合结果,得到该目标的更多信息。

  对二维图像进行Ⅳ层的小波分解,最终将得到(3N+1)个不同频带,其中包含3N个高频带和一个低频带。融合的基本步骤:(I)对源图像分别进行提升小波分解;(2)对各分解层分别进行融合处理,采用不同的融合算子对各分解层的不同频率分量进行融合处理。对于低频分量,采用加权平均法进行融合。对于高频分量,采用局部方差准则处理其系数;(3)对得到的系数矩阵进行反变换即得到输卅图像。

  分别采用传统的haar、coif5以及提升格式db2小波、coifs小波对两幅模糊图像进行融合。图3为仿真结果,可看到基于提升coif5的图像效果明显好于传统的haar和coif5小波。从计算量和实时性考虑,所采用算法的计算量比传统的小波大大减少,实时性也较传统小波有很大提高。

  探讨一种基于提升小波变换的图像融合算法,提升小波的构造不依赖于傅里叶变换,应用它进行图像融合可提高处理速度,节约内存空间,提高实时性。试验表明,使用提升小波使融合图像自然、边缘清晰,同时保留了多输入原图像的有用信息。适合任意尺寸的图像融合。今后的工作将进一步研究融合规则和融合方法,使图像融合算法能够在模糊图像恢复、自动目标识别与跟踪、遥感、医学图像处理、智能机器人、复杂智能

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  AEAT-7000是一种高速,高分辨率的绝对编码器模块,能够提供高达13位的绝对定位信息。其小巧,紧凑和模块化的外形使其成为空间受限应用的理想选择。 编码器IC由一系列光电二极管组成,包括一个监控光电二极管通道。光电探测器IC与码盘或代码盘一起使用。光电二极管配有精密放大器和附加电路。监视器通道用于驱动高度准直的红外照明系统的恒定电流源。 功能 13位分辨率 串行同步接口 具有1024个周期的正弦/余弦线MHz数据速率 易于对齐 应用 半导体自动化设备 工业缝纫机 机器人技术 阀门控制 机床...

  PEX 8747 48通道,5端口PCI Express Gen 3(8 GT / s)开关,27 x 27mm FCBGA

  ExpressLane PEX 8747是采用40nm技术开发的48通道,5端口,PCIe Gen 3开关器件。 PEX 8747器件提供多主机PCI Express交换功能,使用户能够通过可扩展,高带宽,无阻塞的互连连接到各种图形应用,从而将主机连接到各自的端​​点。 PEX 8747经过优化,可支持高分辨率图形,同时支持点对点流量和多播,以实现最佳性能。其中包括PLX专有的visionPAK调试软件,该软件允许在均衡后进行内部接收眼观察,并可访问器件的内部调试寄存器,从而加快产品上市速度。...

  PEX 8647 48通道,3端口PCI Express Gen 2(5.0 GT / s)开关,27 x 27mm FCBGA

  ExpressLane PEX 8647设备提供48个PCI Express Gen 2(5.0 GT / s)通道,配置为3 x16端口。该交换机符合PCI Express基本规范rev 2.0。 48通道开关使用户能够为高分辨率游戏,高分辨率医疗/科学成像和双图形系统等高端图形应用添加可扩展,高带宽,无阻塞的互连。 PEX 8647拥有业界最低的PCIe Gen2延迟(140ns),其无阻塞架构具有无与伦比的性能,能够支持以主机为中心的以及真正的点对点流量。该器件具有硬件可配置和软件可编程功能,允许用户定制其端口配置和QoS操作特性,以满足其应用要求。 PEX 8647采用27 x 27mm 676球FCBGA封装。该器件采用无铅封装。此设备支持访问控制服务(ACS)。...

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  BCM7466是一款机顶盒(STB)解码器,专为入门级市场设计。 BCM7466是混合IP机顶盒系列解码器的一部分。它旨在使制造商能够为连接的数字家庭快速设计和部署下一代性能和功能优化的混合电缆,地面和数字用户线(DSL)IP STB产品。 功能 优化支持SD和ED输出分辨率 提供HDMIv.1.3 / HDCP1.2(最高480p / 576p)和视频DAC支持S-video复合视频 支持带画中画(PIP)输出的双SD解码 包括通过USB连接存储或NAND闪存的DVR时移功能 应用程序 HDTV IPTV 机顶盒...

  Broadcom的BCM7421是一款专为住宅视频网关设计的高清全分辨率3DTV机顶盒系统级芯片解决方案。 ; BCM7421采用40 nm工艺技术制造,是一款专为住宅视频网关设计的高清全分辨率3DTV机顶盒SoC解决方案。它采用1.3 GHz多线程MIPS®处理器采用最新传输效率的H.264 / MPEG可扩展视频编码(SVC)和多视图视频编码(MVC)标准,支持1080p60 / 50内容分发和全分辨率HD 3DTV以及每秒1G像素的OpenGL用于高级3D图形加速的ES 2.0 3D图形处理单元(GPU)。 功能 5G WiFi提供高容量,先进的纠错和可互操作的波束成形技术 加上5G WiFi为移动设备,Miracast和交易带来的巨大节能效果,显着改善无线覆盖范围并消除用户家中的死角,减少昂贵的支持电话或卡车的情况。支持允许内容在大屏幕上无缝生动 以超小型设计集成STB和无线芯片 在紧凑的内部包含优化的内部天线设计可以水平或垂直安装的外壳 小巧的外形和无线功能可以在家中的任何地方进行简单的设置和放置,方便客户安装 应用 h3

  HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p

  目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...

  BCM7413是一种多格式IPTV片上系统(SoC),经过优化,支持SD和ED输出分辨率,HDMIv.1.3 / HDCP1.2(最高480p / 576p)和视频DAC支持S-video和复合视频。它还支持带有画中画(PIP)输出的双SD解码。 BCM7413结合了快速CPU,高速2D和3D图形处理,包括视频缩放和运动自适应去隔行,非常灵活的数据传输处理器,高清多格式数字视频解码器,可编程音频解码器,六个视频DAC,立体声高保真音频DAC,双快速以太网端口,三重USB 2.0,PCI 2.3,高速度DDR2 800 MHz内存控制器和外围控制单元,提供各种机顶盒控制功能。 功能 高级多格式解码器支持以下内容: - HD / SD H.264 / AVC主要和高级配置文件到级别4.1(HD),级别3.1(SD) - HD / SD AVS Jizhun配置文件级别2.0,4.0和6.0(HDTV为720p和1080i) - VC-1高级配置文件@ Level 3,简单和主要配置文件 - HD / SD MPEG -2主要和高级别的主要配置文件 - SD MPEG-4 P2 SP / ASP - HD DivX 3.11 / 4/5/6 高级音频处理器支持以下内容: - AAC LC,AAC LC + SBR Level 2,AA...

  Broadcom的BCM11181为消费者和企业IP语音(VoIP)电话和IP服务(SoIP)提供高性能,高质量的多媒体功能产品,网络连接的数码相框和类似的高级多媒体产品。 BCM11181低功耗设计可实现绿色桌面产品设计以及便携式电池供电产品。 BCM11181,加上BCM11107 VoIP IP通信处理器和Broadcom的PhonexChange IP通信软件为下一代运营商级消费者SoIP产品和具有视频功能的企业VoIP产品提供了先进的高清质量多媒体和图形用户界面功能的理想解决方案。单个BCM11181可支持高达WVGA分辨率的高清视频播放或视频会议。添加额外的BCM11181协处理器可实现高清视频会议。 功能 用于IP通信应用的协处理器 BCM11181 ,配合BCM11107 IP通信处理器和PhonexChange语音,视频和多媒体软件,可实现: - H.264,30fps,WVGA(双向)视频电线p)(双向)个人远程呈现视频电线编码和解码,均为High Profile,速度为30 fps - 支持所有主流视频压缩算法,包括H.263,MPEG-4/2/1和VC-1 - 支持全双工H.264,H.263和W...

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