信息融合技術(shù)在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用

1、信息融合技術(shù)在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用摘要：信息融合技術(shù)是近年來(lái)飛速發(fā)展的一門(mén)學(xué)科，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要應(yīng)用于目標(biāo)識(shí)別，戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視，自動(dòng)飛行器導(dǎo)航與控制，機(jī)器人，復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制，遙感，醫(yī)療診斷，圖像處理，模式識(shí)別等領(lǐng)域。本文通過(guò)實(shí)際編程實(shí)現(xiàn)信息融合在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用，而且改善了圖像獲取中由于圖像傳感器自身差異而帶來(lái)的誤差和噪聲，實(shí)現(xiàn)了單一傳感器采集到更理想的圖像的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：信息融合技術(shù) 圖像處理 圖像融合1 引言隨著社會(huì)的快速發(fā)展，圖像處理已經(jīng)隨處可見(jiàn)，應(yīng)用前景廣闊。達(dá)到探索宇宙奧秘，小到家居實(shí)用。很多筆記本配備人臉識(shí)別，各種基于圖像識(shí)別的安防系統(tǒng)，工業(yè)生產(chǎn)線等等。而信息融合技術(shù)也因其應(yīng)用

2、前景廣闊，而備受青睞。信息融合技術(shù)在圖像處理中的應(yīng)用更是一大研究趨勢(shì)。本文著重討論信息融合技術(shù)在數(shù)字圖像處理中的應(yīng)用。2 研究背景本文使用圖像傳感器采集圖像，但由于傳感器自身精度以及環(huán)境光線的影響，因而獲得的圖像質(zhì)量不是很理想，故而希望借助信息融合技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)源圖像較好的估計(jì)，以期獲得較好更適于后續(xù)處理的圖像。3實(shí)現(xiàn)方法3.1 平滑線性濾波器信息融合技術(shù)使用的前提條件是傳感器采集到的信息盡可能的接近真是值。否則進(jìn)行信息融合沒(méi)有意義。所以在使用采集的圖像信息時(shí)先對(duì)采集的信息進(jìn)行平滑濾波。平滑線性空間濾波器的輸出（響應(yīng)）是包含在濾波掩膜鄰域內(nèi)像素的簡(jiǎn)單平均值，因此又叫均值濾波器，也屬于低通濾波器。

3、平滑濾波器的概念非常直觀。它用濾波掩膜鄰域內(nèi)像素的平均值來(lái)代替這一掩膜內(nèi)圖像的每一個(gè)像素值，這樣處理減小了圖像灰度的“尖銳”變化。由于典型的隨機(jī)噪聲由灰度級(jí)的尖銳變化組成，因此，常見(jiàn)的平滑處理應(yīng)用就是減噪。然而由于圖像邊緣（幾乎總是一副圖像希望有的特征）也是由圖像尖銳變化帶來(lái)的特性，所以均值濾波處理還是存在著不希望的邊緣模糊的發(fā)面效應(yīng)。常用的平滑濾波掩膜有以下幾種：111111111121242121(a (b圖1 兩個(gè)平滑（均值）濾波器掩膜設(shè)圖像的像素掩膜為：w1w2w3w4w5w6w7w8w9圖2 圖像像素掩膜那么均值濾波后的輸出為： （公式1） （公式2）公式1是掩膜(a與圖像掩膜的結(jié)果

4、，公式2為掩膜(b與圖像掩膜得到的結(jié)果。比較可以看出掩膜(b更為重要一些。這個(gè)掩膜叫做加權(quán)平均，是指用不同的系數(shù)乘以像素，這樣，從權(quán)值上看，一些像素比另一些像素更為重要。本實(shí)驗(yàn)使用掩膜(a，因?yàn)閐sp做乘法運(yùn)算花費(fèi)時(shí)間多。3.2 使用信息融合技術(shù)融合兩幅圖像信息融合技術(shù)有多種方法，包括卡爾曼濾波，貝葉斯估計(jì)，D_S證據(jù)理論，模糊論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。具體問(wèn)題具體對(duì)待，由于要硬件實(shí)現(xiàn)，所以算法不能過(guò)難。因而采用加權(quán)平均的思想。通過(guò)對(duì)濾波平滑后的兩幅圖像加權(quán)平均，最后得到希望的結(jié)果。這個(gè)方法的難點(diǎn)在于合理選擇兩幅圖像的權(quán)值，這就要對(duì)兩幅圖像進(jìn)行更深層次的識(shí)別，可以采集多幅圖像取平均，這樣得到的圖像更為接

5、近真實(shí)情況。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1 圖像獲取由于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的平臺(tái)是dsp，所以采集的是灰度圖像，而且圖像的像素不能過(guò)大，太大則會(huì)超過(guò)dsp芯片本省的片上存儲(chǔ)器容量。故采集的圖像尺寸為像素。采集的圖像是使用標(biāo)準(zhǔn)的BMP格式圖像，BMP（Bitmap-File）文件是Windows采用的圖形文件格式，bmp圖像文件由文件頭、文件信息頭、調(diào)色板和圖像數(shù)據(jù)組成。文件頭14個(gè)字節(jié)，由文件頭可以獲得該文件的類型、大小及第1個(gè)像素的偏移地址。文件信息共40字節(jié)，調(diào)色板是由256色4組成的。所以圖像內(nèi)容是由14+40+1024=1078字節(jié)開(kāi)始讀取的。Bmp圖像數(shù)據(jù)是按逆序存儲(chǔ)的，即數(shù)據(jù)是從下到上，從左到右讀取

6、。因此常采用順序讀取，逆序顯示的方法。本實(shí)驗(yàn)用程序?qū)D像讀入dsp中，進(jìn)行后續(xù)處理。C語(yǔ)言讀取文件的程序如下：void readimage(unsigned char *pimage,char *filename,int w,int hint j;unsigned char *pwork;FILE *fp;if(fp=fopen(filename,"rb"fseek(fp,1078L,SEEK_SET;pwork=pimage+(h-1*w; /bmp數(shù)據(jù)按逆序存儲(chǔ)for(j=0;j fread(pwork,w,1,fp;fclose(fp;圖3 采集的原始圖像（帶噪聲）

7、圖4 經(jīng)過(guò)濾波掩膜(a后的濾波效果圖4.2 圖像濾波 由于這幅圖像混有較大的低頻噪聲，因而對(duì)其進(jìn)行平滑線性濾波，采用前面所述的濾波掩膜(a，濾波后的結(jié)果如圖4所示。可以看出經(jīng)過(guò)圖像濾波處理的圖像相比于原圖噪聲小了很多，但是由于平滑線性濾波器（又稱均值濾波）的原理，即用掩膜鄰域內(nèi)的像素均值來(lái)代替這個(gè)像素域中的每一個(gè)像素值，防止圖像灰度的“尖銳”變化。必然會(huì)導(dǎo)致圖像模糊，邊界不清楚。4.3 圖像融合結(jié)果融合采用簡(jiǎn)單的加權(quán)平均融合算法。因?yàn)檫@種算法運(yùn)算量不至特別復(fù)雜，能夠硬件實(shí)現(xiàn)，而且也能得到較好的結(jié)果，因此選用加權(quán)平均的算法。采集下一幅圖像，如圖5所示由于圖5采集的圖像較之圖3采集的圖像有了很大的

8、改善，為了節(jié)省軟件成本，直接使用圖5采集的圖像和圖1經(jīng)過(guò)濾波后的圖像圖4進(jìn)行融合，為了方便說(shuō)明，圖5 叫做A圖，圖4叫做B圖。采用不同的權(quán)值得到不同的結(jié)果。圖6為時(shí)的融合結(jié)果?？梢钥磥?lái)比圖3和圖5任何一個(gè)圖像效果都要好。圖7為時(shí)的融合結(jié)果。圖8為時(shí)的融合結(jié)果。圖9為時(shí)的融合結(jié)果。圖10為時(shí)的融合結(jié)果。圖5 采集的第二幅圖像 圖6 權(quán)值為0.5時(shí)的圖像的融合結(jié)果圖7 時(shí)的融合結(jié)果 圖8 時(shí)的融合結(jié)果圖9時(shí)的融合結(jié)果 圖10 時(shí)的融合結(jié)果顯然，相比原始輸入圖像，融合后的結(jié)果越來(lái)越接近真實(shí)值。由于原來(lái)圖像的任一個(gè)。5 結(jié)論實(shí)現(xiàn)了由兩幅不理想的圖像融合出較為理想的圖像。 在做的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，融合的結(jié)果與

9、權(quán)重的大小有關(guān)，而權(quán)重大小又依賴于得到圖像的精確度，因而從源頭上解決圖像采集的精度是一個(gè)辦法。其次要采用更加有效的融合算法。本實(shí)驗(yàn)采用的融合算法過(guò)于簡(jiǎn)單，因而也制約著融合結(jié)果。 作為要硬件實(shí)現(xiàn)的算法，在計(jì)算量上的簡(jiǎn)介程度決定著其的適用范圍，從仿真中明顯能表現(xiàn)出算法運(yùn)行所需的時(shí)間長(zhǎng)短。因此尋找更優(yōu)化更簡(jiǎn)潔計(jì)算量更小的算法也是解決方法之一。參考文獻(xiàn)1岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理(第二版）M.北京:電子工業(yè)出版社,2003,91105.2譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)(第三版M.北京:清華大學(xué)出版社,2005,91130.3文貢堅(jiān),王潤(rùn)生. 一種穩(wěn)健的直線提取算法J.軟件學(xué)報(bào),2001,11(11:1660-1665.4陳亮,丁國(guó)輝,郭雷.基于直方圖互確認(rèn)的圖像閾值化分割J.紅外與毫米波學(xué)報(bào),2011,1(30:8084.5童詩(shī)白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,2009,185214.6王雪梅.