基于小波多尺度分解的互补全景图像融合摘要：为了解决折反射成像内外环分辨率低且不均匀的问题，针对互补全景图像的特点，提出了一种基于小波多尺度分解的图像融合方法。首先对两幅互补的源图像分别进行小波多尺度分解，得到不同分辨率、不同方向的分量；其次，按照特定的融合策略，低频采用平均算子进行融合，高频采用逐层互换的融合策略进行融合；最后，通过小波逆变换得到融合图像。实验结果表明，该方法在互补全景图像的融合中简单有效，并且拥有较好的效果。关键词：图像融合；折反射成像；小波变换；互补全景图像；分辨率增强：TP391.4；TP751.1文献标志码：A。引言随着成像技术的发展，折反射全向成像成为计算机视觉领域的研究热点。折反射全向成像将曲面反射镜和常规成像透镜相结合，具有360°金方位视野、一次性无缝全景成像等特点［1］,但其固有的空间分辨率低、分辨率分布不均匀的缺陷严重限制了它的广泛应用。曾吉勇等［2-3］针对折反射全向成像径向的分辨率分布特性进行研究，设计实现了在径向上水平分辨率均匀、垂直分辨率均匀和角分辨率均匀的全向成像系统，然而，该系统仅在径向上讨论和改善了金向成像的分辨率分布特性，并未解决全向图内外环切向分辨率不均匀的问题。Stefan［4］提出了基于非均匀CCD采样点的SVAVISCA方式来解决分辨率问题，设计的CCD感光阵列越靠近成像中心的感光区域像素点密度越高，该方案简单直观，但是CCD加工难度大，成本高。为此，陈立栋等［5-6］设计了多反射面互补结构的折反射全向成像系统，基于多个镜面的反射，使得同一场景分别在全向图的内、外环二次成像，对得到的全向图像进行柱面展开，可以得到同一场景两幅互补的柱面全景图像。互补柱面全景图像在水平方向和垂直方向具有很强互补性，采用小波变换对互补柱而全景图像进行多尺度分解，可以把图像的水平高频和垂直高频进行有效的分离，得到互补柱面全景图像各自的优点，通过融合将优点保留到一幅图像中，得到一幅同时具有两幅图像优点的融合图像。针对互补柱面全景图像的图像特点，本文给出了一种基于小波多尺度分解的图像融合算法，对多尺度分解的高频部分，采用水平高频和垂直高频逐层互换的方法进行融合，从而改善折反射成像系统的分辨率问题。从仿真和实际场景实验的结果看出，该方法具有较好的融合效果。1折反射成像互补性分析互补折反射全向成像的基本原则是同一场景在全向图中不同位置两次成像。下面以双反射镜面互补结构折反射全向成像为例，对互补折反射金向成像原理进行介绍。双反射面互补的折反射全向成像系统通过上、下两个镜面的反射作用，使得场景中同一空间位置分别经两个不同的光路，在金向图的内外环互补二次成像。如图1所示，视域范围内空间任一点P发出的入射光线II经上镜面反射后通过相机小孔中心在感光区域的外环成像，同时点P发出的另一条入射光线T2经下镜面反射后，再经上镜面底部的平面镜二次反射后进入小孔，在感光区域的内环成像。通过光路分析可知，在外环中越靠内圈成像的目标在内环中成像位置则越靠外圈，而在外环中越靠外圈成像的目标在内环中成像位置则越靠内圈，从而形成一种内外环互补的全向成像方式。但由于使用了多个反射镜面进行成像，“散焦”问题比较严重。本文基于陈立栋等⑹设计的“双曲面+平面镜+圆锥面”结构的折反射全向成像系统获得的全向图像进行研究，该折反射成像系统的成像示意图如图2所示。该系统的成像原理及互补特性与双反射而成像一致，但是由于设计中，平面镜到上、下反射面的距离相同，使得全向图内外环景深一致，极大地降低了“散焦”对图像质量带来的不利影响。3.2实景互补柱而全景图像融合实验本实验采用陈立栋等［6］设计的“双曲面+平面镜+圆锥面”互补结构的折反射全向成像系统，对实际场景进行拍摄来获取全向图像。对获得的全向图像按照柱面展开算法进行展开，得到两幅互补的柱血全景图像一一内环展开图像和外环展开图像。其中，内环展开图像水平细节丰富，外环展开图像垂直细节丰富。由于成像装置装配精度等原因，互补柱而全景图像对之间的变换关系很难用数学模型准确表示，导致涉及的图像范围越大，整体的配准精度...