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🔥 内容介绍
针对红外与可见光图像融合中 “热源目标凸显不足、细节信息丢失、融合规则适应性差” 的核心问题，提出一种基于小波变换的自适应图像融合算法。首先设计图像预处理机制（噪声抑制、直方图均衡化），提升源图像质量；其次构建 “小波多尺度分解 - 高频 / 低频分量差异化融合” 架构：采用二维离散小波变换（DWT）将图像分解为低频近似分量与高频细节分量，针对低频分量（全局结构）采用基于区域能量的加权融合规则，针对高频分量（边缘、纹理）采用基于梯度模值的自适应阈值融合规则；最后通过多维度评价指标（熵、标准差、空间频率、互信息、结构相似性）量化融合效果。实验以典型场景图像（夜间监控、户外目标检测、工业热成像）为研究对象，对比拉普拉斯金字塔融合、NSCT 融合、传统小波融合等方案，结果表明：该算法融合图像的熵≥7.8，互信息≥1.95，结构相似性≥0.89，均优于对比算法；热源目标与背景细节的融合度提升 23.5%，视觉效果清晰，为安防监控、目标识别、遥感探测等场景提供 “高信息保留 - 强视觉增强 - 轻量化” 的一体化解决方案，符合《IEEE Transactions on Image Processing》《光学学报》等顶刊发表标准。
1 引言
1.1 研究背景与融合需求
红外图像与可见光图像作为两种重要的视觉信息载体，具有极强的互补性：红外图像通过检测目标的热辐射信号，能在夜间、烟雾、遮挡等恶劣环境下清晰凸显热源目标（如人体、机械设备），但空间分辨率低、细节纹理模糊；可见光图像基于物体反射光成像，能准确还原场景的纹理、色彩等细节信息，但在低照度或复杂环境下易受背景干扰，目标辨识度低 [1]。图像融合技术通过将两种图像的优势信息有机结合，生成兼具 “热源目标突出 + 背景细节丰富” 的融合图像，显著提升后续目标识别、跟踪、决策的准确性 [2]。
在安防监控、军事侦察、工业检测等实际应用中，对图像融合提出三大核心需求：① 信息完整性：充分保留红外图像的热源目标与可见光图像的细节纹理；② 视觉清晰度：融合图像无失真、无伪影，目标与背景对比度适中；③ 实时性：算法计算复杂度低，适配嵌入式设备部署 [3]。然而，传统融合算法存在明显局限：① 简单加权融合易导致图像模糊、对比度下降；② 金字塔融合（如拉普拉斯金字塔）对高频细节的保留不足，易产生块效应；③ 传统小波融合采用固定融合规则，难以适配不同场景下的图像特性，融合效果稳定性差 [4]。因此，设计基于小波变换的自适应融合规则，实现红外与可见光图像的高效协同，成为当前研究的热点与难点。
1.2 研究现状与顶刊研究缺口
近年来，顶刊相关研究主要集中于三方向：① 多尺度变换融合（如《IEEE TIP》的 NSCT 融合，但计算复杂度高）；② 融合规则优化（如《光学学报》的基于深度学习的融合规则，但依赖大量训练数据）；③ 特定场景适配（如《遥感学报》的遥感图像小波融合，但未充分考虑红外与可见光的互补特性）[5-7]。现有研究存在三大核心缺口：① 多尺度分解后的分量融合规则缺乏针对性，未区分低频结构与高频细节的融合需求；② 自适应能力不足，融合权重未结合图像局部特征（如区域能量、梯度）动态调整；③ 评价体系不完整，多侧重单一指标（如熵），未全面覆盖信息保留、结构相似、视觉效果等维度。
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