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专利号: 2017100275099
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于自适应组结构稀疏字典学习的图像融合方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤1:对待融合图像A和B分别进行滑窗分块处理,得到t个大小为 的局部图像块 其中图像块标识符i={1,2,3,...,t},N为预设值;

所述滑窗分块处理为:采用滑窗步长为1,窗口大小为 的滑动窗口自左到右从上到下进行重叠滑窗;

步骤2:把图像块 的 个像素值排成一列,得到列向量列向量 减去各自对应的列向量的均值 得到零均值的列向量 即 其中Q是N×1的全

为1的列向量;

步骤3:判断图像块数目t是否大于阈值T,若是,则分别从t个 中随机选择T个列向量作为训练样本集Y;否则,直接将t个 作为训练样本集Y;用参数L表示训练样本集Y的个数;

步骤4:随机初始化一个大小为N×M的字典D0,其中N等于步骤1所述的图像块的边长的平方,M为预设值且M>N;

将字典D0作为组结构字典D初始值,基于字典D0、训练样本集Y,采用自适应组结构化字典学习方法学习得到组结构字典D,在字典学习时,约束组结构字典D的组稀疏度为预设值k,且每个组的最大字典原子数为预设值s;

步骤5:基于步骤4得到的组结构字典D,分别对各 采用组稀疏度为k的块正交匹配追踪算法计算稀疏系数向量步骤6:对稀疏系数向量 采用基于组结构的L1范数最大的方法得到对应的融合稀疏系数向量Xi,i={1,2,3,...,t};

步骤7:根据公式 计算第一融合图像列向量

根据列向量的均值 的均值得到融合列向量均值 即 再根据公式 得到第二融合图像列向量

基于步骤2中得到列向量 的逆方式,将第二融合图像列向量 转化成大小为的融合图像块步骤8:将每个融合图像块 按照步骤1滑窗分块时的顺序进行排列,对存在融合图像块重叠的像素点的像素值进行累加、再除以各像素点的累加次数,得到的融合图像F。

2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤4所述的自适应组结构化字典学习方法学习得到组结构字典D的具体步骤为:

401:采用正交匹配追踪算法计算训练样本集Y的每个样本基于当前组结构字典D的稀疏表示系数矩阵X,所述稀疏表示系数矩阵X的稀疏度为s*k,矩阵大小为M×L,即X=argminX||Y-DX||F且||Xj||0≤s*k,其中j=1,…,L,||Xj||0表系数矩阵X的第j列不为零的元素的数目,符号||·||F表示Frobenius范数,组结构字典D的初始值为D0;

402:对稀疏表示系数矩阵X进行更新,先对矩阵X按行进行标准化,再对矩阵按列进行标准化后得到更新后的稀疏表示系数矩阵X;

403:基于当前稀疏表示系数矩阵X计算组结构字典D的分组信息d:

403-1:初始化矩阵X′=X,分组向量d为稀疏表示系数矩阵X的行索引值,即d=[1,2,

3,…,M];

403-2:计算矩阵X′中任意两行的内积,并根据内积大小进行排序,初始化i=1,并执行步骤403-2-1:

403-2-1:判断内积为第i大的两行的原子数目之和是否大于s,若是,则执行步骤403-

2-2,否则执行步骤403-3;

403-2-2:若i<L则令i=i+1后,继续执行步骤403-2-1;若i=L则分组聚类算法结束,执行步骤404;

403-3:将内积为第i大的两行合并,得到更新后的矩阵X′,其中合并的方式为:两个行向量相加除以2;

并基于内积为第i大的两行的行索引值对分组向量d进行更新后,继续执行步骤403-2;

其中对分组向量d的更新具体为:用p、q表示内积为第i大的行索引值,将分组向量d中的行索引值p、q全部修改为p与q中的较小索引值;

404:将分组信息d中同一取值的列作为一组,得到组结构字典D的分组方式,并基于组结构字典D的分组结果更新稀疏表示系数矩阵X,即X=argminX||Y-DX||F且||Xj||0,d≤k,j=1,…L,其中||Xj||0,d表示稀疏表示系数矩阵的第j列不为0的元素对应的分组数目;

405:逐组更新组结构字典D;

406:判断是否满足迭代收敛条件,若是,则基于当前组结构字典D执行步骤5;否则继续执行步骤401;

其中迭代收敛条件为:达到最大迭代次数或最近两次迭代得到的组结构字典D的重构信号的误差小于或等于预设阈值。

3.根据权利要求2所述的方法,其中步骤6采用基于组结构的L1范数最大的方法进行融合的具体为:根据权利要求1的步骤4学习得到组结构字典D,基于组结构的L1范数最大的融合规则为:若 则 否则 其中j=

1...M,k=1...B,B表示分组向量d中元素的最大值, 分别表示稀疏系数向量 的第j列中属于第k组元素的绝对值之和,Xi,d(j)=k表示融合系数向量Xi的第j列中属于第k组的元素。