基于改进的引导滤波算法的多曝光图像融合_郭剑桥1
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３
３
卷
第
１１
期
２０１６
年
１１
月
微
电 子 学 与 计 算 机
Ｍ
ＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ
＆ ＣＯＭＰＵＴＥＲ
Ｖ
ｏｌ．３３
Ｎｏ．１１
Ｎ
ｏｖｅｍｂｅｒ
２０１６
收
稿日期
：
２０１６－０２－２５
；
修回日期
：
２０１６－０３－２４
基于改进的引导滤波算法的多曝光图像融合
郭
剑桥
１
，
白
雪飞
１
，
杨
灿美
２
（
１
中国科学技术大
学 信息科学技术学院
，
安徽 合肥
２３００２７
；
２
中国科学技术大学 先进技术研究院
，
安徽 合肥
２３００２７
）
摘
要
：
在原有引导滤波的基础上
，
提出了一种边缘特性得到改善的多曝光图像融合算法
。
该方法首先根据图像
的对比度
、
饱和度信息获取初步融合权重
，
再在引导滤波算法中引入内容感知因子
，
对原融合权重进行修正
，
得到
最后的融合权重
．
实验结果表明
，
该方法得到的融合图像边缘保持效果较好
，
图像清晰度得到显著提高
，
尤其在融
合过渡区域表现了更多的细节信息
．
与其他算法相比
，
有更优的主观视觉融合效果和客观性能指标
．
关键词
：
多曝光图像融合
；
内容感知因子
；
边缘保持
；
引导滤波
中图分类号
：
Ｔ
Ｐ３９
文献标识码
：
Ａ
文章编号
：
１０００－７１８０
（
２０１６
）
１１－００１４－０６
Ｍ
ｕｌｔｉ
－
ｅ
ｘ
ｐ
ｏｓｕｒｅ
Ｉｍａ
ｇ
ｅ
Ｆｕｓｉｏｎ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅｄ
Ｇｕｉｄｅｄ
Ｆｉｌｔｅｒ
Ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
Ｇ
ＵＯ
Ｊｉａｎ
－
ｑ
ｉ
ａｏ
１
，
Ｂ
ＡＩ
Ｘｕｅ
－
ｆ
ｅｉ
１
，
Ｙ
ＡＮＧ
Ｃａｎ
－
ｍ
ｅｉ
２
（
１
Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
ｏｆ
Ｃｈｉｎａ
，
Ｈｅｆｅｉ
２３００２７
，
Ｃｈｉｎａ
；
２Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ
Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔ
ｙ
ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ
ｏｆ
Ｃｈｉｎａ
，
Ｈｅｆｅｉ
２３００２７
，
Ｃｈｉｎａ
）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
：
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｇ
ｕｉｄｅｄ
ｆｉｌｔｅｒ
，
ａ
ｎｅｗ
ｍｕｌｔｉ
－
ｅ
ｘ
ｐ
ｏｓｕｒｅ
ｉｍａ
ｇ
ｅ
ｆｕｓｉｏｎ
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
ｗｈｉｃｈ
ｃａｎ
ｉｍ
ｐ
ｒｏｖｅ
ｅｄ
ｇ
ｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｉｓ
ｐ
ｒｏ
ｐ
ｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌ
ｙ
，
ｐ
ｒｅｌｉｍｉｎａｒ
ｙ
ｆｕｓｉｏｎ
ｗｅｉ
ｇ
ｈｔｓ
ａｒｅ
ｏｂｔａｉｎｅｄ
ａｃｃｏｒｄｉｎ
ｇ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｃｏｎｔｒａｓｔ
ａｎｄ
ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｔｈｅ
ｉｍａ
ｇ
ｅｓ
；
ｓｅｃｏｎｄｌ
ｙ
，
ｔｈｅ
ｃｏｎｔｅｎｔ
－
ａ
ｗａｒｅ
ｆａｃｔｏｒ
ｉｓ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ
ｔｏ
ｔｈｅ
ｇ
ｕｉｄｅｄ
ｆｉｌｔｅｒ
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍ
；
ａｎｄ
ｌａｓｔｌ
ｙ
，
ｔｈｅ
ｏｒｉ
ｇ
ｉｎａｌ
ｆｕｓｉｏｎ
ｗｅｉ
ｇ
ｈｔｓ
ａｒｅ
ｍｏｄｉｆｉｅｄ
ｉｎ
ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｇ
ｅｔ
ｔｈｅ
ｆｉｎａｌ
ｆｕｓｉｏｎ
ｗｅｉ
ｇ
ｈｔｓ．Ｅｘ
ｐ
ｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗ
ｔｈａｔ
ｆｕｓｉｏｎ
ｉｍａ
ｇ
ｅｓ
ｕｓｉｎ
ｇ
ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ
ｃａｎ
ｐ
ｒｅｓｅｒｖｅ
ｅｄ
ｇ
ｅ
ｓｈａｒ
ｐ
ｎｅｓｓ
ｂｅｔｔｅｒ
，
ｉｎｃｒｅａｓｅ
ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
ｏｆ
ｔｈｅ
ｉｍａ
ｇ
ｅｓ
ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｉｌ
ｙ
ａｎｄ
ｈａｖｅ
ｍｏｒｅ
ｄｅｔａｉｌｓ
ｅｓ
ｐ
ｅｃｉａｌｌ
ｙ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ
ｒｅ
ｇ
ｉｏｎｓ．Ｃｏｍ
ｐ
ａｒｅｄ
ｗｉｔｈ
ｏｔｈｅｒ
ａｌ
ｇ
ｏｒｉｔｈｍｓ
，
ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ
ｈａｓ
ｂｅｔｔｅｒ
ｓｕｂ
ｊ
ｅｃｔｉｖｅ
ｖｉｓｕａｌ
ｆｕｓｉｏｎ
ｅｆｆｅｃｔｓ
ａｎｄ
ｏｂ
ｊ
ｅｃｔｉｖｅ
ｐ
ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ．
Ｋｅ
ｙ
ｗｏｒｄｓ
：
ｍｕｌｔｉ
－
ｅ
ｘ
ｐ
ｏｓｕｒｅ
ｉｍａ
ｇ
ｅ
ｆｕｓｉｏｎ
；
ｃｏｎｔｅｎｔ
－
ａ
ｗａｒｅ
ｆａｃｔｏｒ
；
ｅｄ
ｇ
ｅ
ｐ
ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ
；
ｇ
ｕｉｄｅｄ
ｆｉｌｔｅｒ
１
引
言
真
实世界中
，
场景中的动态范围可能高达
１
０
１
４
个
数量级
，
但目前普通的数码相机及显示设备的动
态范围仅有
１
０
２
到
１
０
３
个
数量级
．
为了实现高动态范
围图像的生成和显示
，
通常需要对同一场景拍摄多
张曝光程度不同的图片
，
提取有效信息进行融合
．
多
曝光图像的融合算法是目前研究的热点
．
Ｇ
ｏｓｈｔａｓｂ
ｙ
［
１
］
对
图像分块
，
选择包含信息量最大
的块进行融合
，
但这种算法对分块边界处理效果不
好
．
Ｍｅｒｔｅｎｓ
等
人
［
２
］
提
出将对比度
、
饱和度
、
曝光良
好程度等质量评价因子作为权重
，
采用多分辨率融
合方法
，
获得了较好的融合效果
，
但需要的融合级数
太高
，
不易于实现
．
Ｌｉ
等
人
［
３
］
应
用递归滤波对 初始
权重进行改善
，
但平滑权重图的同时
，
不能完整地保
留原图像中的有用信息
，
边缘保持特性不够好
．
Ｈｅ
等
人
［
４
］
提
出的引导滤波具有较好的平滑保边性
，
但
融合过渡区域的边缘细节信息不够突出
．
本文针对引导滤波算法
，
提出了改进方案
，
引入
了内容感知因子
，
很好地解决了这一问题
．
同时
，
图
像整体边缘保持效果和清晰度更好
．
DOI:10.19304/j.cnki.issn1000-7180.2016.11.004
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