Алгоритмы комплексирования мультиспектральных изображений - АО НПП «АМЭ»

АО НПП «АМЭ» разрабатывает алгоритмы комплексирования мультиспектральных изображений для встраивания в мультисенсорные оптико-электронные системы.

 

Задача совмещения разноканальных изображений состоит из 2-х этапов:

  • Геометрическое совмещение:
    • Выполнение геометрического совмещения необходимо, поскольку поля зрения каналов и размеры исходных изображений отличаются, имеет место несоответствие масштабов изображений из разных каналов и, возможно, некоторое смещение одного канала относительно другого.
  • Информационное совмещение:
    • Выполнение информационного совмещения необходимо выполнять только после геометрического совмещения каналов;
    • Данный этап заключается в объединении информации из разноканальных изображений по одному из семейства алгоритмов комплексирования.

 

Геометрическое совмещение

С математической точки зрения для геометрического преобразования входных изображений используется аффинное преобразование масштаба и сдвига.

Совместное преобразование сдвига и изменения масштаба имеет вид:

𝑥′=𝛼𝑥+𝑐

𝑦′=𝛽𝑦+𝑓

 

где 𝑥′ и 𝑦′ — результат преобразования для точек x и y соответственно, 𝛼 и 𝛽 — масштабные коэффициенты, c и f — коэффициенты сдвига, по осям X и Y соответственно.

 

Растяжению соответствует значение масштабного множителя больше единицы, а сжатию — меньше единицы. Для получения изображения более высокого качества используется билинейная интерполяция. При использовании билинейной интерполяции яркость текущего пикселя вычисляется как взвешенная сумма яркостей ближайших четырёх пикселей исходного изображения.

 

Информационное совмещение
Для решения задачи информационного совмещения разработаны алгоритмы:

  1. Метод суммирования яркостей пикселей, при котором яркость каждого пикселя совмещенного изображения вычисляется как полусумма яркостей пикселей двух разнодиапазонных изображений по формуле 𝐼_сов=(𝐼_тв+𝐼_тпв)/2.
  2. Совмещение с использованием вейвлет-разложения методом Хаара каждого исходного изображения на низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) компоненты.

Комплексирование по методу 1 проще в реализации, а также имеет более низкую вычислительную сложность, по сравнению с методом 2. Однако использование вейвлет-разложения по методу 2 позволяет добиться более качественного комплексирования.

ТВ диапазон
Результат
ИК диапазон
Результат комплексирования изображений с использованием вейвлет-разложения
Пример комплексирования изображений ТВ и ИК диапазона

Пример комплексирования изображений ТВ и ТПВ каналов при съемке стрельбы