СПОСОБ СОВМЕЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ РАЗНОДИАПАЗОННЫХ ФОТОДАТЧИКОВ
METHOD OF SUPERIMPOSING IMAGES OBTAINED USING DIFFERENT-RANGE PHOTOSENSORS

Предлагаемое изобретение относится к электронной технике, а именно к двумерной фильтрации изображений.
Известен способ «Комплексирование цифровых полутоновых телевизионных и тепловизионных изображений» (патент РФ №2451338, МПК G06T 5/00, 23.12.10).
Суть способа комплексирования цифровых полутоновых телевизионных и тепловизионных изображений заключается в получении исходных изображений, совмещении изображений, основанном на критериальном суммировании для каждого пикселя, формировании результирующего изображения и нормализации яркостного диапазона изображения. Получают исходные цифровые телевизионное и тепловизионное изображения, например, путем оцифровки с помощью аналого-цифровых преобразователей аналоговых сигналов от телевизионного и тепловизионного датчиков, осуществляют комплексирование изображений, основанное на определенном суммировании для каждого пикселя, т.е. производят формирование результирующего изображения в виде массива значений яркости комплексированного изображения заданного размера, нормализуют яркостный диапазон изображения.
В приведенном способе пиксели результатирующего изображения содержат информацию, определяемую либо ИК диапазоном, либо видимым диапазоном частот, что не дает существенного увеличения информативности.
Также известен «Способ обработки инфракрасного изображения» (патент РФ №2437153, классы МПК G06T 5/50, H04N 5/33, 09.07.07), который заключается в расширении функциональных возможностей обработки инфракрасного изображения за счет управляемой пользователем обработкой во время захвата изображения.
Способ обработки инфракрасного изображения включает в себя этапы, на которых обрабатывают инфракрасное изображение, чтобы предоставлять фоновую часть инфракрасного изображения и детальную часть инфракрасного изображения; масштабируют фоновую часть и/или детальную часть, чтобы обеспечивать уровень детальной части относительно уровня фоновой части; объединяют фоновую часть и детальную часть после масштабирования, чтобы предоставлять обработанное инфракрасное изображение; и сохраняют обработанное инфракрасное изображение.
Недостатком данного способа является то, что инфракрасное изображение имеет более низкую детализацию по сравнению с телевизионным.
Наиболее близким к заявленному способу является «Способ совмещения изображений, полученных с помощью разнодиапазонных фотодатчиков» (патент РФ №2435221, класс МПК G06T 3/00, 10.12.07).
Суть способа заключается в следующем: световой поток, отраженный от исследуемых объектов, формируют в отдельные изображения и записывают их в общее изображение. По общему изображению судят о взаимном расположении объектов. Предварительно световой поток разделяют на два потока, из первого потока формируют изображение видимого спектра, из второго - изображение инфракрасного спектра, считывают пиксели первого и второго изображения и попеременно записывают в память общее изображение этих пикселей. На нечетных строках записывают последовательно пиксели первого и второго изображения, а на четных строках - последовательно пиксели второго и первого изображения. Технический результат - повышение точности определения взаимного расположения фрагментов изображений и возможность вычисления их параметров положения.
Недостаток приведенного способа заключается в том, что каждый пиксель содержит информацию либо телевизионного, либо инфракрасного изображения, следовательно, информативность суммарного изображения повышена не более чем в два раза.
Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый способ совмещения изображений является увеличение информативности изображения.
Технический результат достигается за счет того, что в разработанном способе световой поток, отраженный от исследуемых объектов формируют в отдельные изображения и записывают их в общее изображение, по которому судят о взаимном расположении объектов, причем предварительно световой поток разделяют на два потока, из первого потока формируют изображение видимого спектра, из второго - изображение инфракрасного спектра, считывают пиксели первого и второго изображения и попеременно записывают в память общее изображения этих пикселей, причем каждая нечетная строка соответствует ИК-изображению, а каждая четная - ТВ-изображению (Фиг.1) с дальнейшим междустрочным обменом частей противоположных пикселей по алгоритму, в котором каждый пиксель делится на три части, после чего две части i-го пикселя k-строки суммируются с половинными долями i-х пикселей k-1-й и k+1-й строк, (фиг.2). Итоговое положение пикселей приведено на фиг. 2.
Эффект совмещения с сохранением всех фрагментов как первого, так и второго изображений получен за счет того, что изображение видимого спектра и изображение инфракрасного спектра получают из одного и того же потока, то есть эти изображения снимают с одного ракурса, а в совмещенное изображение записывают последовательно строки первого и второго изображений.
Эргономическая эффективность разработанного способа достигается путем попеременной записи строк ТВ- и ИК-изображений в общее изображение с дальнейшим делением пикселей на три части и междустрочным обменом этих частей для пикселей одного номера в строках.
На фиг.1 представлен процесс попеременной записи строк ТВ- и ИК-изображений. Фиг.2 является увеличенной схемой блоков пикселей с показанной интерполяцией. Фиг.3 - итоговый результат процесса.
k
t
kt
n - количество информации, содержащейся в ИК-изображении, n - количество информации, содержащейся в ТВ-изображении, 2n - количество информации, содержащейся в полученном изображении, которое содержит информацию как о ТВ-, так и о ИК-изображениях.
В результате формирования информативность после совмещения двух изображений в одно увеличилась в два раза относительно исходных изображений, что подтверждается формулой (1):
<mrow><msub><mtext>n</mtext><mtext>k</mtext></msub><mo>+</mo><msub><mtext>n</mtext><mtext>t</mtext></msub><mo>=</mo><msub><mrow><mtext>2n</mtext></mrow><mrow><mtext>kt</mtext></mrow></msub><mtext>.                                          (1)</mtext></mrow>
Затем происходит процесс междустрочной интерполяции, в результате которого каждый пиксель полученного изображения будет представлять собой половину своего пикселя и четверти соседних.
Таким образом, пиксель будет иметь информацию не только о себе, но и о двух соседних пикселях, то есть увеличится информативность пикселя в три раза.
*
<
>
n+n+n=3n,
*
<
>
где n - количество информации неизменной половины пикселя, n - количество информации, пришедшей четверти пикселя слева, n - количество информации, пришедшей четверти пикселя справа, 3n - конечное количество информации пикселя.
Итоговая формула информативности (2):
<mrow><msub><mrow><mtext>2n</mtext></mrow><mrow><mtext>kt</mtext></mrow></msub><mtext>*3n</mtext><mo>=</mo><mtext>6n</mtext><mtext>.                                         (2)</mtext></mrow>
Проводим сравнительный анализ первой и второй формул, получаем:
<mrow><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>n</mi><mi>k</mi><mo>+</mo><mi>n</mi><mi>t</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mn>3</mn><mi>n</mi></mrow><mrow><mi>n</mi><mi>k</mi><mo>+</mo><mi>n</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>6</mn><mi>n</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>3</mn></mrow>
.
В итоге разработанный способ увеличивает информативность относительно прототипа в три раза (т.к. тот увеличивает информативность итогового изображения относительно исходного в два раза), а относительно исходных изображений - в шесть. Таким образом, эргономическая эффективность достигнута поскольку каждый пиксель сформированного изображения содержит информацию, полученную от разнодиапазонных датчиков.
Примером совмещенного изображения является фиг.4в, который совместил в себе ТВ-изображение (Фиг.4а) и ИК-изображение (Фиг.4б).
Результаты поиска известных технически решений в данной и в смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Заявляемый способ является полезным и работоспособным и может быть использован в медицине, а точнее в термографии, для диагностики кожных заболеваний, а также и в поисковых работах.