面向双模态红外图像融合算法选取的联合可能性落影构造研究

作     者：吴强 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吉琳娜

授予年度：2023年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 

主      题：红外图像融合 融合算法选取 可能性合成 联合可能性落影 

摘      要：红外光强图像基于目标的红外辐射能量差进行成像,红外偏振图像基于目标的偏振属性进行成像,因此它们在亮度、边缘、细节纹理等方面表现出显著的差异。由于它们各自具有独特的成像优势,因此它们可以相互补充,完成图像融合任务,提高图像的可信度和应用价值。单一图像融合算法无法满足实际应用场景和动态探测的需求,然而,现有双模态红外图像融合应用由于使用者的先验知识的依赖,往往难以达到预期效果。因此,本文研究了双模态红外图像不同类型的差异特征,并以此为基础,分析了各差异特征在图像融合中的贡献。针对差异特征的多种属性,进行了融合有效度分布的分析,以更好地评估这些特征在不同情况下的融合效果。随后,通过可能性分布合成的方法构造联合可能性落影,以联合可能性落影为依据,构建双模态红外图像最优融合算法选取方法,实现自适应地选择最佳融合策略完成双模态红外图像融合,从而提高融合质量。本文的主要工作如下:(1)双模态红外图像差异特征集、融合算法集与评价指标集的构建:本文从双模态红外图像的成像原理出发,探讨了双模态红外光强成像与偏振成像的优势,并分析了差异特征不同属性的作用和属性。在此基础上,构建了差异特征集,用于定量描述两类图像之间的差异互补信息,包括灰度、边缘和纹理等方面。通过实验分析,证明了差异特征集的合理性和有效性。(2)双模态红外图像差异特征的融合有效度的构造:归纳总结了大量的图像融合算法与图像融合质量评价方法,分析双模态红外图像的融合需求与作用,确定本文实验的融合算法集与融合质量评价指标集。分析融合有效度的作用,对比常用融合有效度度量方法,综合考量红外光强图像与红外偏振图像的各自优势,构造合理的融合有效度函数,并验证所构造的融合有效度函数的合理性与有效性。(3)差异特征融合有效度的可能性分布与联合可能性落影构造:分析可能性分布构造理论,从二维空间的角度构造融合有效度可能性分布,构造联合可能性落影函数,结合差异特征分布频次分布情况实现最优融合算法选取;从三维空间的角度,保留图像特征的位置信息,构造融合有效度可能性分布与联合可能性落影曲面,实现图像融合最优融合算法选取。