基于PCNN的图像融合规则
第 卷第 期激 光 与 红 外385 l. 38, No. Vo5年 月20085LA SER & IN FRAR EDM ay, 2008
( ) ?红像信与号红理 ?文章编号 : 100125078 2008 05
20485204
PCNN 基于的红像融合红红
1 , 2 1 1王志慧 ,红保红 ,沈庭芝
( 1. ,100081; 2. ,010021 北京理工大信学息科学技红院学红子工程系 北京 内蒙古大学理工学院红子工程系 内蒙古 呼和浩特
)
( ) 摘 要 :红红介红了多小波红红和脉冲耦合神红网红 p u lse2coup led neu ra l ne two rk, PCNN
的
原理和特点 。提出了在多小波分解后的高红域和低红域都使用基于 PCNN 的融合红红的算 法 。红了红红所提出的融合红红的有效性 ,红可红光红像和红外红像红行了融合红红 ,红出了 红价融合红量的红比红果 。红红红果表明 ,所提出的红像融合算法在增加红像红比度 、保留红 像红红信息 、增加信息量方面都有明红的提高 。
编编编 合神红红网 融合红红 红红:;;脉冲耦红像多小波: : 中编分编号 文献编编编
TP391A
Image Fusion Rule Ba sed on
PCNN
1 , 2 1 WAN G Zh i2hu i, ZHAO B ao2jun, SH EN 1Ting2zh i
( 1. D ep a rtm en t of E lec tron ic Enginee ring, Co llege of Info rm a tion Sc ience and Techno logy, B e ijing In stitu te of
Techno logy, B e ijing 100081 , Ch ina; 2. D ep a rtm en t of E lec tron ic Enginee ring, Co llege of Sc ience and Techno A b stra c t: The p rinc ip le s and fea tu re s of m u ltiwave le t tran sfo rm and PCNN a re de sc ribed in b rief. Then the a lgo rithm
adop ted the fu sion ru le ba sed on PCNN in no t on ly h igh frequency dom a in bu t a lso low one ob ta ined by m u
ltiwave le t decompo sition is p ropo sed. In o rde r to ve rify the effec tivene ss of p ropo sed ru le s, the exp e rim en ts upon visib le ligh t im 2 age and infra red im age a re done. Mo reove r, comp a ra tive re su lts of eva lua ting fu sion qua lity a re listed. The exp e rim en ta l re su lts show tha t p ropo sed im age fu sion a lgo rithm p e rfo rm s obviou sly be tte r in enhanc ing im age con tra st, re se rving im 2 age de ta ils of the info rm a tion and inc rea sing the amoun t of info rm a tion.
引 1 多,小波系红可以同红具红正交性 、有限支数 。因此
言撑 、红性及称消失矩等特性 ,用于红像的多分辨率分 红像融合的目的是少减不定确性 、从多幅红像 解红能更红致地反映红像各尺度的信息 。在此基红中红得“更相红 的 ”、“更 高 红量 ”的信 息 。 上红行融合可以取得比基于红红小波红红的融合算20 世 红法更红意的效果 。90年代以 来,红像融合技红的究研呈红不断上升红 红 ,
红用红域已红遍及遥感红像红理 、可红光红像红 理 、红外( )基金编目 : 红装红研重点基金红目 No. 9140A01060507BQ01
红像红理 、医学红像红理等 。特红是近 年几 ,多红感红助 。
( ) 作者编介 :王志慧 1973 - , 女 , 内蒙古大学红红 , 北京理工器红像的融合已成红遥感 、机器人 、智能
大 学博士 研 究 生 , 从 事 红 像 红 理 及 红 像 融 合 等 研 究 。交通 、红事 、红医红断 、保安系红 、智能制造等红多 E2m ail: wzh2红 域的研究红点 。b it2007 @ 163. com[ 1 ]多小波 红是红红的小波红红的红展 于,用红: 2007 211 212收稿日期
( 红行一小模红 L L 。因此 , 幅红像红 r波系红 、红行脉 冲 耦 合 神 红 网 红 p u lse2coup led neu i j 2 ra l ne t2 ()srs 3 + 1 后共得到 。红分解个子红像[ 2 ])wo rk, PCNN 是 Eckho rn基于猫的红红原理而建构 3PC NN[ 3 ]的一红红化神红网红模型 ; 1999 年 B rou ssa rd等人人红大红皮红的神红元主要由红胞体 、红突和 红突红
成 。红突起红感器的作用 ,接受自来其他神 红元的红红利用 PCNN 红 行红 像融 合 以提 高目 红 红 红 的 信号 ;红突从红胞伸展体出去 ,通红其末 梢信将号红送红准 度确 ,并且红红 了 PCNN 红 用 于 红 像 融 合 其他神红元 。两个神红元之红红红 信息的红合部分称红
“突触 ”,通常是一个神红元的 红突末梢和一另个神的 可 行 性 。 基于 PCNN 的融合是一红全局的融红元红突的红合红 。红代人工 神红网红模从红人的感知行红合算法 ,因此可 以保留更多的红红信息 ,且其信号形出红 ,基于神红元红 的红接来红红感知信息的红红 、存红和
红理 。人工 神红网红中的神红元通常可以红化红一多红个式和红理原理 更符合人红红红神红系红的生理基红学 。
入 、 红红出的非红性红红器件 。2 编编多小波
( ) 多小波理红是基于 r r?2 重的多分辨分析 ,
红红上 , 就是将红小波中由红尺个度函数生成的多 分
辨分析空红红展红由 r个尺度函数分量生成 , 其 尺
[ 2 ]T度函和小波数函均是 数 r红的向量 , 即有 :年在1989 , Eckho rn 研 究 和 模 红 猫 的 红 Φ ( ) ( ) ( ) ( ) <, t]t= [
j j0, o the rw LHLHHHHH1 22 21 22 2ise和是(也, M W 神红元的突红触接红 叫“红接式中 个其16 , 子红像 每次多小波分解可得到四部分 ———k jk j
) 强度 ”神红 元 j红 接 收域 接收 外 界红 。通中左上角的四个小模红代表低红子红像 , 左下 、右上
和( ) ( ) 及并入 信 号 IJ 几个相红神红元的红出 Y,, Y, j j l k 和右下共 12个模红分红代表垂直 、水平和红角方向
和红接路二2 形成 红入 ———红送红入 F红入 L , 者j j 的高红子红像 , 此后每一次多小波分解都只红低红
激 光 与 红 外王志慧等 基于 的红像融合红红No. 52008PCNN 487
的主要红是形区成红送红入的通路的特征响红红红像 。
F k, D L αα( ) ( )常数红比形成红接红入的要小 , 即 <; 在红制假红 N lS A , B S k = 示红像 第 分表的红k j k jij, S
红而, 域完成红接红入红红送红入的红制 形成红神( ) 模红子红D i、红像的像素 , 红的神红元红红解的 j红元的内部活红量 U ; 接着 , U 红入脉冲红生部分 、 (l次迭代之后红生的脉冲个数 亦即红生点火的次 jj
Θ( 与神红元的红红 红比红大小 , 以红生红出 Y=) 数 红具的体融合红红如下 ,:j j
k, Dk, Dk, D1 J 示 神红 元 生点 火 被激 活 、红 生 一 表红?( = + IwIw5 ij, F A ij, A B )?Ik, D ij, B个 脉 冲 ,( ) ) ( 而加红系数的红根据 N lS = A , B 来确定 , 提ij, STTT TΘΘ) ααΘ( ) ( 红元红生点火的同红提会高自身红= 0; 不激活神红 的红 := - + V Yt其中的 V ,j j jj j j j j 出红两
方案
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———红红法 、加红平均法 。分?加红平均) Θ红表示红红红整红的放大系数和红红常数 , 当jk, D(NN ij, A to ta l w=Θ> U 冲红生器停止红生脉冲 , 下降 ,A 红k, D红脉红始k, Dj j ((N NN + N to ta l to ta l ij, A ij, B Θ直到再次红足 U >红又红出一个脉冲 。 红用于数))j j = 1 - wwB A字红像红理红 , 红像中的每个像素点?红红红红一神红元个 , 每个神红元和与它红距红 d 的范 红内k, Dk, D() (?N N N 1,ij, A to ta l ij, B to ta N if 的其他神红元相红 , 最红形成一红红的个 、二红w=A )l k, D k, D ))(0, if N N< N ij, Ato ta ij, Bto ta 横向红接的神红网红 。另外 , 红了便于用离散方法 红红 llw= 1 - wB AkkPCNN, 每神红个元的描述红化红 :( ) Fl= Ijj ij在近年红表几的有红多分辨率红像融合的红文 中 ,L kα- 红大多数都是将融合算法的重点放在红高红域 的红理( ) ( ( )L lL W = el - 1 + VYl - ?ij ij L ij, m n m , n k上 ,而红低红域基本就是直接红行平均 。我 红知道 )1 kkk低红红像包含的是红像近似特性 、反映红像 的红廓 ,低β( )( ) ( ( U l= Fl? 1 +L ij jj ij 红系数的红取直接影最响红融合红像的 效果 ,红融合红) )αklkk- θΘ( ) ( ) ( Θl= e ?l - 1 + VYl - θ ij ij ij 量的好坏一红起着重要的作用 。)1 k k 从理红上红 初是用来模 红猫 的红 红, PCNN 最( ) Θ( , U l1>ijijk( ) Yl=ij )l0, o the rw
ise( )4 皮红红胞红理红红信号机理的一红神红红模网型 。k以上描述中的 I红一化的待红理红像 , 将红像即是ij它红信,号中的高红和低红部分的红理方法是所以 是的 强度或灰度红作红神红元的红送红入 ; lPCNN
一红的 。因此 ,在本算法中 ,将以上融合红红一红同 第 l次迭代 ; m , n 表示其他神红元与此神红元相红
仁地用于多小波分解的高红域 和低 红 域系 数的 的范红 ; W 是相红的突触红接红 。ij, m n确4 PCNN 基于的融合
定上 。编编
5 编编编果因多小波用于红像的多分辨率分解红能更红致 地
仿真红红在 MA TLAB 7. 0 平台红行 ,使用的是 反映红像各尺度的信息 ,故本文提出的融合算法
某河条流的高光红红像 ,尺寸是 256 ×256。我红红是在多小波域红行的 。先将需要融合的红像分红红[ 4 ]红其中的可红光波段和中波红 外波 多段 红行 融合 红CL 小 波红 原 红 像 红 行 红 红 。红红 红 使 用 行红红理和多小波分解 个子红像红一化 ,,然后把各红使其灰度 红 红 于 红 内 。接 着 构 建 [ 0 , 1 ]范理 、分解及后红理 。相 红 的建立 PCNN 模型红 ,将红距红 d = 3的范红内的 PCNN ,每子红像个红红一 个 PCNN ,且所有的 PCNN ( ) 神红元相互红接 ,且式 4 中的各参数取红红 : N to ta l采用相同的红构 。红 PCNN 的迭代次数红 N ,随 to ta l αβ α= 20 ,= 1. 0, = 0. 2, = 3. 0, V= 0. 5, kkkL L θ Θ( ) ( ) ( 着迭代次的数增加 ,各 PCNN 中外部刺激 红 入红 20. 0。未迭代之前 , 红红 0 = 0, L 0= U ij ij ij ) k0=() ( ) ( ) 大 的神红元 红红的就是相红红像红亮的像素点 的 。红Y0 = 0k = 1, 2 3 红 出了分红采用上述ij 16 16 ×点火次 数 将 会 红 著 增 加 。完 成 N 次 迭 两红融合红红红行红红得到的红像 , 红红行比红 , 同 红红出了使to ta l
代 之 后 , 红红各 多 小 波 分 解 子 红 像 每 个 用小波算法融合的红果 。像 素 点 的 点 火 次 数 ,并基于此得到融合红像
编束6
编
PCNN 具 有 捕 红 特 性 , 即 某 一 神 红 元
红 生 激 活 、点火的同红 ,会通红神红元之红的红接
将信 息 红红 、耦合至相红神红元 , 使其会比原本不
到点 火 红刻而提前点火 。红红 ,红红 PCNN 多次迭( )( )( )a可红光红像b红 a的一红多小波分解(代后得 到的红像中各像素的脉冲序列 即点火次
)数 就充
分 利 用 了 它 与 周 红 像 素 的 亮 度 红 系 ,
, PCNN 此 因
是一红具有考红红像全局特性 的神 红网 红 。算 法
使用多小 波 红 原 红 像 红 行 了 多 分 辨 率 分 ( ( )( ))c红外红像d红 c的一红多小波分解解 , 在 多 小波红红的基红上 ,构建了红两基于 PCNN 红 2 原红像及一红多小波分解红像
的红像 融合红红 , 并 提 出 红 高 红 和 低 红 部 分
使 用 同 红 的
红红 。红高光红红像中的可红光波 段 和红 外波 段
的红像红行了红仿真红 ,红果红明基于 PCNN 的融 合红红
参考文献
:
( )( )( )a加红平均的融合红红 b红红性融合红红c基于小波红红的融合算法[ 1 ] Stre la V a sily. M u ltiwave le ts: theo ry and
ap 2红 3 基于 PCNN 融合算法的红果
p lica tion s [ D ]. M a ssachu se tts In stitu te of原,来在可红从上述融合红像可以明红红察出 R Eckho rn, H J R e itboeck, M A rnd t, e t a l. A neu ra l [ 2 ]光红像中不清晰的河红的红红杆 、河流的红红已红 清晰ne t2 wo rk fo r fea tu re link ing via synch ronou s ac 可红 。仔红红察红 3 的左下角红杆部分 ,可以tivity: R e su lts from ca t visua l co rtex and from sim u la 红红基于本文提出的 PCNN 的融合红红得到的红像 比tion s[ J ]. Mode ls of B ra in Func tion, R. M. J. Co tte rill, 基于红红的小波算法得到的融合红像效果更好 。 在红Ed. Cam b ridge, U. K. : Cam b ridge U n iv. P re ss, 1989: 定一融合个算法的红劣红 ,除了主红红价[ 3 ]255 - 272.之外 ,客红指红的衡量也是必不可少的 。红 ,主要考 B rou ssa rd R P, Roge rs S K, O xley M E, e t a l. Physio 察的是红像包含信息量的多少 。红越大 ,红明融合logi2
后的红像从原红 像中 红 合而 来的 信 息越 丰富 。ca lly mo tiva ted im age fu sion fo r ob jec t de tec tion u
( ) 此 外 Q ua lity m ea su re ,红使 用 了 红 量 红 度 sing a p u lse coup led neu ra l ne two rk [ J ]. IEEE Tran [ 4 ]( Q A , B ,( ) sac tion s on N eu ra l N e two rk s, 1999, 10 3: 554 - [ 5 ]) () 红各融合红像红行了比红 。Q A , B , F 的定红 如F563.
1 下 :C K Chu i, J A L ian. A study of o rthogona l m u () λ () ()+w Q A , B , F w Q A , = [ 5 ]??A0wlti2wave le tsK
F[ J ]. App lied N um e rica l M a them a tic s, 1996, (λ() ( 6 w ?QB , F w B 0 20:))λλ()()式中 ,w 和 w 是原红像 A , B 在融合红的局A B [ 6 ]273 - 298.部λ() () () 红重 ; QA , F w ,w ?QB , F w 是局部红量0 B 0 P ie lla G. N ew qua lity m ea su re s fo r im age fu sion ()越接表明Q A , B , F 1, 指红 。近 融合红像的红量越[ C ] / / P roceed ings of the Seven th In te rna tiona l [ 7 ]好 。原红像及各融合红像相红指红比红如表 1所示 。 表 ( ) Confe rence on Info rm a tion Fu sion, Fu sion, 2004 1 : 1 原红像及各融合红像相红指红的比红542 - 546.[ 8 ]可红光红外加红平均融合红红性融合小波融合im ageW ang Z, Bovik A C. A un ive rsa l im age qua lity
红7. 2648. 07198. 64338. 65278. 4468( index[ J ]. IEEE Signa l P roce ssing L e tte rs, 2002 , 9 [ 9 ]
) ()3 : 81 - 84.--0. 80340. 80420. 7613Q A , B , F
浙公网安备 33021202002483