عنوان مقاله :
ادغام تصاوير مرئي و مادون قرمز حرارتي بر اساس تبديلات چندمقياسي و نمايش پراكنده
عنوان به زبان ديگر :
Fusion of Thermal Infrared and Visible Images based on Multi-scale Transform and Sparse Representation
پديد آورندگان :
فلاح، محمد دانشگاه شهيد بهشتي - مركز مطالعات سنجش از دور و GIS , آزادبخت، محسن دانشگاه شهيد بهشتي - مركز مطالعات سنجش از دور و GIS
كليدواژه :
تصوير مرئي , تصوير مادون قرمز حرارتي , ادغام تصاوير , تبديل چند مقياسي , نمايش پراكنده
چكيده فارسي :
با توجه به تفاوت طيف مرئي و مادون قرمز حرارتي، تركيب اين دو نوع تصوير منجر به درك بهتر مشخصات عوارض و محيط مي گردد. تصاوير مادون قرمز حرارتي، براي تشخيص اهداف از پس زمينه آنها بر اساس تفاوت تابش حرارتي در هر شرايط آب و هوايي و در طول روز يا شب و همچنين محاسبه دماي سطح زمين اهميت فراواني دارند. اين باندها توان تفكيك مكاني پاييني داشته و تشخيص عوارض در آنها با سختي همراه است. يكي از روش هاي مفيد براي توليد تصاوير حرارتي با توان تفكيك مكاني بالا، ادغام اين تصاوير با تصاويري با رزولوشن مكاني بالاتر نظير باندهاي مرئي مي باشد. بنابراين، با ادغام اين تصاوير مي توان از اطلاعات تابش حرارتي در تصاوير مادون قرمز حرارتي و جزئيات مكاني در تصاوير مرئي به صورت همزمان بهره برد. تبديلات چند مقياسي (MST) و نمايش پراكنده (SR) به طور گسترده براي ادغام تصاوير استفاده ميشوند. به منظور بهبود عملكرد ادغام تصاوير، اين روشها با يكديگر تركيب ميشوند. در روش تركيبي، ابتدا تبديل چندمقياسي بر روي هر يك از تصاوير اوليه از قبل هم مرجع شده اعمال ميشود تا ضرايب پايين گذر و بالاگذر آنها بدست آيد. سپس، تصاوير پايين گذر با روش ادغام بر مبناي نمايش پراكنده و تصاوير بالاگذر با استفاده از مقادير مطلق ضرايب تركيب ميشوند. در نهايت تصوير ادغام شده با استفاده از تبديل معكوس چند مقياسي بر روي ضرايب ادغام شده به دست ميآيد. در اين مقاله، نه روش ادغام تصاوير بر مبناي تبديلات چندمقياسي و تئوري نمايش پراكنده شامل تبديل هرم لاپلاسي (LP)، نسبت هرم پايين گذر (RP)، تبديل ويولت (Wavelet)، تبديل ويولت مختلط دوگانه درختي (DTCWT)، تبديل كرولت (CVT)، تبديل كانتورلت بدون كاهش بعد (NSCT)، روش نمايش پراكنده (SR)، تركيب هرم لاپلاسي با روش SR (LP-SR) و تركيب تبديل كانتورلت با روش SR (NSCT-SR) را با استفاده از تصاوير FLIR و تصاوير ماهوارهاي لندست 8 مورد ارزيابي قرار ميدهيم. براي ارزيابي كارآيي روشهاي مختلف ادغام از سه معيار ارزيابي كمي شامل آنتروپي (EN)، اطلاعات متقابل (MI) و معيار ادغام بر مبناي گراديان (QAB/F) استفاده كرديم. با وجود فقدان پوشش طيفي ميان باندهاي مرئي و مادون قرمز حرارتي تصوير لندست 8، تصاوير ادغام شده به روش تركيبي LP-SR بالاترين مقادير معيارهاي كمي را داشته (EN=7.362, MI=2.605, QAB/F =0.531) و از نظر بصري نيز كيفيت بهتري دارند. اين بدان معني است كه همزمان با بهبود جزئيات مكاني، اطلاعات تابش حرارتي نيز به خوبي حفظ شده است. با مقايسه مقادير معيارهاي كمي، روشهاي RP ، LP و NSCT در رتبه هاي بعدي قرار دارند. در تصاوير FLIR نيز نتايج مشابهي حاصل شده است.
چكيده لاتين :
Due to the differences between the visible and thermal infrared images, the combination of these two types of
images leads to better understanding of the characteristics of targets and the environment. Thermal infrared
images are really in distinguishing targets from the background based on the radiation differences and land
surface temperature (LST) calculation. However, their spatial resolution is relatively low, making it
challenging to detect targets. Image fusion is an efficient method to be employed to enhance spatial resolution
of the thermal bands through fusing these images with high spatial resolution visible images. Multi-scale
transforms (MST) and sparse representation (SR) are widely used in image fusion. To improve the performance
of image fusion, these two types of methods can be combined. In this paper, nine image fusion methods based
on the multi-scale transform and sparse representation, namely Laplacian pyramid (LP), ratio of low-pass
pyramid (RP), wavelet transform (Wavelet), dual-tree complex wavelet transform (DTCWT), curvelet transform
(CVT), nonsubsampled contourlet transform (NSCT), sparse representation (SR), hybrid sparse representation
and Laplacian pyramid methods (LP-SR) and hybrid sparse representation and NSCT methods (NSCT-SR) are
tested on FLIR and landsat-8 thermal infrared and visible images. To evaluate the performance of different
image fusion methods we used following three the quantitative evaluation metrics: entropy (EN), mutual
information (MI), and gradient based fusion metric QAB/F . Despite the lack of spectral coverage between the
visible and thermal infrared bands of Landsat 8, quantitative evaluation metrics showed that the hybrid LP-SR
method provides the best result (EN=7.362, MI=2.605, QAB/F =0.531) and fused images have a better visual
quality. This method improves spatial details along with preserving the thermal radiation information. This
method is followed by RP, LP, and NSCT methods. Similar results were achieved in FLIR images.
عنوان نشريه :
مهندسي فناوري اطلاعات مكاني
