Objektivne mere procene rezultata sjedinjavanja slika

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Кибернетика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Mr Boban Bondzulic,
kapetan, dipl. inz.
Vojna akademija, Beograd
dr Vladimir Petrovic,
dipl. inz.
Imaging Science, University of Manchester
OBJEKTIVNE MERE PROCENE REZULTATA SJEDINJAVANJA SLIKA
UDC: 621. 397. 331
Rezime:
U radu je opisano nekoliko objektivnih mera za procenu rezultata multisenzorskog sje-dinjavanja slika, koje se koriste ukoliko postoji idealna sjedinjena slika i mere koje se koriste kada se ona rucno ili automatski ne moze dobiti. Analizom sjedinjenih slika, dobijenih na pet razlicitih nacina, izvrseno je poredenje opisanih mera.
Kljucne reci: multisenzorsko sjedinjavanje slika, subjektivne i objektivne mere procene re-zultata sjedinjavanja, ivice slike, zajednicka informacija, univerzalni indeks kvaliteta slike.
OBJECTIVE IMAGE FUSION PERFORMANCE MEASURES
Summary:
In this paper some objective image fusion performance measures are described. The measures which can be used if ground truth or the ideal fused image is known are described as well as the measures which can be used if the ideal fused image cannot be obtained manually or via a reliable procedure. The objective image fusion performance measures are compared by analyzing the results of five different image fusion methods.
Key words: multisensor image fusion, subjective and objective image fusion performance measures, image edges, mutual information, universal image quality index.
Uvod
Jedna metoda nece biti dobra za sve primene. Takode, razlicite metode sjedinjavanja slika nisu podjednako korisne za konkretnu primenu, pa je procena re-zultata sjedinjavanja znacajna, kako za izbor odgovarajuce metode, tako i za op-timalan izbor parametara koji su potrebni za pojedine metode sjedinjavanja.
Uobicajena praksa za procenu rezultata sjedinjavanja zasnovana je na proce-ni rezultata koju obavlja odredeni broj posmatraca (subjektivna procena). Da bi se dobili statisticki relevantni rezultati
potreban je znatan broj posmatraca (re-prezentativan uzorak) i kontrolisani uslo-vi sprovodenja eksperimenta. Pored toga, potrebno je sprovesti dodatnu obradu od-govora posmatraca, sto subjektivnu pro-cenu cini vremenski dugom i veoma sku-pom (sl. 1).
Da bi se izbegla subjektivna proce-na, potrebna je procedura za automatsku procenu rezultata sjedinjavanja, koja se naziva objektivna procena. Pri ovoj pro-ceni obavlja se sjedinjavanje test-slika koje su relevantne za konkretnu primenu. Algoritam koji daje najbolje rezultate za-tim se koristi u konkretnoj aplikaciji.
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
181
Senzor 1
Mera objektivne procene
Sjedinjavanje
slika
|i ==^ ¦ Objektivna
'- procena
ad|. rezultata
Senzor 2
Prikaz
Mera subjektivne procene
Sl. 1 — Subjektivna i objektivna procena rezultata sjedinjavanja
Ovakve metode cesto se nazivaju i meto-de neslaganja, jer se rezultati sjedinjavanja porede sa referentnim sjedinjava-njem. Referentno ili idealno sjedinjavanje moze se dobiti rucno ili pomocu pou-zdane procedure. Procena se dobija pore-denjem rezultata ispitivane metode i rezultata idealnog sjedinjavanja.
Objektivne mere procene imaju zna-cajnu ulogu u razlicitim primenama obra-de slike. Najcesce se koriste u kompresiji slike, kada je potrebno kvantitativno pro-ceniti razliku izmedu komprimovane i re-ferentne slike. Njihova primena je mogu-ca kada postoji referentna slika za pore-denje sa rezultatom obrade.
Za procenu odstupanja najcesce se koristi srednja kvadratna greska (mean squared error — MSE), koja se definise kao:
1 M N
-L = - X X ((m n) — F (m n))
MN m=1 n=1
(1)
gde je sa A oznacena referentna slika, a sa F slika koja je rezultat obrade referentne slike. Obe slike su dimenzija M x N piksela.
Najcesce se srednja kvadratna gres-ka izrazava pomocu odnosa signal/sum (u dB) kao:
— 2
SNR = 10 log -- (2)
-
ms
gde je -2 varijansa referentne slike.
Opisane mere ne daju uvek pravu meru kvaliteta slike, jer ne uzimaju u ob-zir osobine vizuelnog sistema coveka [1]. Medutim, one se i dalje koriste, jer su jednostavne za izracunavanje i nisu racu-narski zahtevne. Takode, nezavisne su od uslova pod kojima se procena sprovodi.
Pri proceni rezultata sjedinjavanja iz-vornih slika, osim u veoma specificnim aplikacijama kao sto je sjedinjavanje slika sa razlicitim fokusima, idealna sjedinjena slika se rucno ili automatski ne moze dobi-ti. Zbog toga ce biti opisane objektivne mere procene rezultata sjedinjavanja, a ko-je ne koriste idealnu sjedinjenu sliku. Opisane mere mogu se razvrstati u tri grupe. To su: ivicna objektivna procena, objektivna procena zasnovana na zajednickim in-formacijama i objektivna procena zasnova-na na univerzalnom indeksu kvaliteta slike.
182
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
Ivicna objektivna procena
rezultata sjedinjavanja
Teoretski cilj sjedinjavanja slika je-ste predstavljanje informacija izvornih slika u jednoj kompozitnoj slici, bez dis-torzije ili gubitka informacija. Kako je u praksi predstavljanje svih informacija izvornih slika preko sjedinjene slike retko moguce, prakticni cilj sjedinjavanja je verna reprezentacija najbitnijih informacija izvornih slika u sjedinjenoj slici [2].
Objektivna procena rezultata sjedinjavanja, predlozena u [2], povezuje informa-cije sa ivicama. Prvo se vrsi izdvajanje pa-rametara izvornih ivica i sjedinjene slike. Zatim se odreduju mere odrzanja ivica, ko-je prikazuju koliko su verno preslikane iz-vorne ivice u sjedinjenoj slici. Odrediva-njem subjektivnog znacaja piksela izvornih slika dobijaju se numericke vrednosti koji-ma se modulisu mere odrzanja ivica i re-zultat integrali po svim pikselima. Kao re-zultat dobija se numericka vrednost koja pokazuje uspesnost sjedinjavanja.
Izdvajanje parametara ivica moze se ostvariti pomocu Sobel operatora, pri ce-mu se dobijaju x i y komponente ivica (Sx i Sy) izvornih slika A i B i sjedinjene slike F. Parametri ivica su amplitude (mo duo gradijenta) g i orijentacije, a dobijaju se od komponenti Sx i Sy kao:
na jednog ili oba parametra jeste pokaza-telj gubitka informacija. Ukoliko postoji gubitak informacija od izvorne slike A do sjedinjene slike F, promena amplitude, gAF, definise se sledecom relacijom:
& amp-A (m, n) = & lt-
gp (m, n)
gA (m, n) gA (m, n)
gp (m, n)
gA (m, n) & gt- gp (m, n) gp (m, n) & gt- gA (m, n)
(4)
Promena orijentacije ivica slike F u odnosu na sliku A, AF definise se kao normalizovana razlika orijentacija A i F:
к AP
||a A (m, n) -a p (m, n)| - %/ 2|
Ћ,/ 2
(5)
Da bi se modelovao gubitak infor-macija uzeta je u obzir i nelinearna priro-da vizuelnog sistema coveka. Gubitak amplituda i orijentacija ivica modulisan je nelinearnim sigmoidnim funkcijama, tako da se dobijaju mere odrzanja amplituda i orijentacija, QgAF i Q AF:
QA (m, n) =
___________Г___________
1 + exp { [Af (m, n)-at ]}
i g
(6)
g. =J S12 + sy2
i a. = arctanjs/'-S. 1), I A, B, P (3)
Ivica izvorne slike je sasvim presli-kana u sjedinjenu sliku ako su amplitude i orijentacije ostale nepromenjene. Prome-
U radu su koriscene vrednosti parametara [kg, g, k, ] = [-11,0. 7,-24,0. 8], preu-zete iz literature [2]. Konstante i dobijaju se tako da je QiAF = 1 kada je iAF = 1.
Mere odrzanja amplituda i orijentacija QgAF i Q AF kombinuju se u meru odrzanja ivica Qaf, koja predstavlja meru vernosti kojom slika F predstavlja sliku A:
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
183
QAF {m, n) = [Of n) ¦ Qf (m, n)]2
(7)
Vrednosti QAF nalaze se u opsegu [0 1], gde Qaf = 0 ukazuje na kompletan gubi-tak informacija izvorne slike, dok QAF = 1 ukazuje na potpuni transfer informacija.
Znacaj piksela izvornih slika pred-stavljen je preko numerickih koeficijena-ta wI (m, n), I {A, B}. Subjektivni zna-caj odreden je na osnovu amplituda ivica, tako da je wI (m, n) = gI (m, n).
Krajnja mera rezultata sjedinjavanja slika A i B, QAB/F, dobija se kao normali-zovana suma mera odrzanja ivicnih para-metara piksela izvornih slika, QAF i QBF, modulisanih mapama subjektivnog zna-caja wA i wB:
Vrednosti mere QAB/F nalaze se u
opsegu [0 1], gde vrednost nula ukazuje na to da je doslo do potpunog gubitka informacija izvornih slika, dok vrednost je-dan ukazuje da se radi o idealnom sjedi-njavanju, pri kojem su informacije izvornih slika u potpunosti preslikane u sjedi-njenu sliku. Za metodu sjedinjavanja ko-ja daje vecu vrednost QAB/F kaze se da je bolja za izvorne slike A i B.
Primer sjedinjavanja izvornih slika i procene rezultata sjedinjavanja prikazan je na sl. 2. Na ovoj slici su prikazane iz-vorne slike A i B, mere odrzanja ivica Qaf i Qbf, mape znacaja wA i wB (crni pikseli 0, beli pikseli 1) i sjedinjena slika. Izvorne slike dobijene su sa televizij-ske i termovizijske kamere.
Q
AB / F
M N
S S (QAF (m, n) Wa (m, n) + QBF (m, n) wB (m, n))
m=1 n=1
M N
SS (WA (i, J) + WB (i, J))
i=1 J=1
(8)
Izvorne slike Mere odrzanJa ivica Mape znacaja
Slika B Qbf Wb
Sl. 2 — Primer sjedinjavanja izvornih slika i procene rezultata sjedinjavanja
184
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
Sjedinjena slika sadrzi informacije obe izvorne slike, sa bitnim obelezjima koja su preneta iz izvornih slika: bele li-nije i strukture na QAF i QBF. Krajnji re-zultat objektivne procene rezultata sjedi-njavanja iznosi QAB/F=0,5863.
Zajednicka informacija kao objektivna mera procene rezultata sjedinjavanja
sjedinjenu sliku dobija se sledecim re-lacijama:
I (A, F) = X Pa f) log
a, f
I (B, F) = X pb, f) log
b, f
p (a f) p (a) p (f) p (bf) p (b) p (f)
i
(10)
Performanse sjedinjavanja izvornih slika odreduju se kao:
U [3] se za odredivanje kvaliteta sjedinjavanja koristi zajednicka informacija izvornih slika i sjedinjene slike.
Zajednicka informacija slika A i B definise se kao:
1 (A B) = p (a b) ' lo§
a b
p (a, b)
p (a) p (b)
(9)
gde su p (a) i p (b) marginalne raspodele nivoa sivog, a p (a, b) zdruzena raspodela nivoa sivog slika A i B.
Ako imamo dve izvorne slike A i B i sjedinjenu sliku F, kolicina prene-senih informacija od izvornih slika u
miab = I (A, F) +1 (B, F) F H (A) + H (B)
(11)
gde su H (A) i H (B) entropije nivoa sivog izvornih slika, a dinamicki opseg mere MI je [0 1].
Na sl. 3 prikazane su dve izvorne slike i rezultati sjedinjavanja na dva raz-licita nacina. Izvorne slike dobijene su racunarskom tomografijom i magnet-skom rezonancom.
Sa sl. 3 vidi se da sjedinjena slika Fi sadrzi vise informacija izvornih slika ne-go sjedinjena slika F2, sto se potvrdilo i analizom kolicine prenesenih informacija
(miAB & gt- miAB).
MIfAB=0,6969 MIfAB=0,6097
Izvorna slika A Izvorna slika B Sjedinjena slika F1 Sjedinjena slika F2
Sl. 3 — Izvorne slike i rezultati sjedinjavanja
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
185
Objektivne mere procene rezultata sjedinjavanja zasnovane na univerzalnom indeksu kvaliteta slike
i vertikalno, sve do donjeg desnog dela slike. Indeks kvaliteta odreduje se u sva-kom prozoru. Krajnji indeks kvaliteta do-bija se kao:
Neka su date slike A i B dimenzija MxN piksela. Oznacimo sa A i B sred-nje vrednosti nivoa sivog slika, sa A2 i в2 varijanse nivoa sivog slika i sa ab kovarijansu slika A i B.
Mera Q se definise:
Q _ Gab. 2 A B. 2sASв
-2 — 2 _2. ^2
S As B A — B s A +s B
(12)
Wang i Bovik [4] su koeficijent Q nazvali univerzalni indeks kvaliteta slike (a universal image quality index — UIQI) i koristili ga za kvantitativno predstavljanje strukturne distorzije izmedu slika A i B.
Dinamicki opseg mere Q je [-1 1]. Indeks kvaliteta modeluje distorziju kao kombinaciju tri razlicita faktora: distorziju korelacije, distorziju osvetljenosti i distorziju kontrasta. Prvi clan u izrazu je koeficijent korelacije koji pokazuje ste-pen linearne korelacije izmedu slika A i B. Dinamicki opseg koeficijenta korelacije je [-1 1]. Drugi clan, sa dinamickim opsegom [0 1], pokazuje koliko su blizu srednje vrednosti nivoa sivog slika A i B. Devijacije A i B mogu se posmatrati kao estimacije kontrasta slika, tako da treci clan u izrazu pokazuje koliko su bli-zu kontrasti slika. Dinamicki opseg tre-ceg clana je [0 1].
Mera kvaliteta izracunava se u lo-kalnim regionima slike, uz koriscenje po-kretnog prozora. Polazeci od gornjeg le-vog dela slike, pokretni prozor w, dimenzija LxL piksela, pomera se horizontalno
Q (A, B)
1
MN
M N
?EQ (a. b / w)
m=1 n=1
(13)
Piella [5] je koristio indeks kvaliteta da definise meru Q (A, B, F) za procenu rezultata sjedinjavanja izvornih slika, gde su A i B izvorne slike, a F sjedinjena slika.
Mera koja ce reprezentovati lokalni znacaj prozora w na slici A oznacena je sa s (A/w). Ova mera moze zavisiti od kontrasta, varijanse ili entropije unutar prozora. Ako se poznaju mere s (A/w) i s (B/w) slika A i B, moze se izracunati lo-kalni znacaj A (w) prozora slike A u od-nosu na prozor slike B. Odgovarajuci iz-bor za A (w) je [5]:
К (w) =
s (A / w)
s (A / w) + s (B / w)
(14)
Na isti nacin se racuna B (w). Mera kvaliteta sjedinjavanja Q0(A, B, F) data je sa:
Q0(A, B, F) _ W
Х (ЛА (w)Q (A, F / w) +Лв (w)Q (B, F / w))
(15)
gde je W skup svih prozora, a |W| njihov ukupan broj.
Sada treba definisati drugu varijantu mere kvaliteta sjedinjavanja, koja ce dati veci znacaj prozorima izvornih slika koji imaju veci lokalni znacaj. Znacaj prozora definise se kao C (w) = max (s (A/w),
186
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
s (B/w)). Tezinska mera kvaliteta sjedi-njavanja definise se kao:
Qw (A, B, F) = 2 c (w)
weW
'-*A (w)Q (A, F / w) +л k+Ab (w)Q (B, F / w),
(16)
gde je:
c
(w) = C (w)/
X C (w)
weW
(17)
U [5] je predlozena i krajnja modifi-kacija mere kvaliteta sjedinjavanja koja uzima u obzir ivice izvornih slika i sjedi-njene slike. Koristeci modul gradijenta umesto nivoa sivog, moze se izracunati mera Qw. Modul gradijenta slike A ozna-
cen je sa A'. Ako se vrednosti Qw (A, B, F) i Qw (A', B', F') kombinuju u ivicno zavisnu meru kvaliteta sjedinjavanja, do-bija se:
Qe = Qw (A, B, F)1-a • Qw (A'-, BF'-)a (18)
gde parametar [0 1] izrazava doprinos modula gradijenta u odnosu na doprinos nivoa sivog izvornih slika.
Sve tri predlozene mere imaju dina-micki opseg [-1 1]. Sto su mere blize je-dinici, to je vise informacija izvornih sli-ka preneto u sjedinjenu sliku.
Na sl. 4 prikazane su dve izvorne slike, mape znacaja blokova izvornih sli-ka i rezultati sjedinjavanja na dva razlici-ta nacina.
Sl. 4 — Izvorne slike, mape znacaja blokova izvornih slika i slike dobijene sjedinjavanjem
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
187
Slika 4 pokazuje da veci znacaj ima-ju blokovi koji se nalaze u nefiltriranim delovima izvornih slika, odnosno u delo-vima izvornih slika u kojima postoje iz-razene ivice. Po proceni posmatraca, sje-dinjena slika F1 sadrzi vise informacija izvornih slika od slike F2.
Za izvorne i sjedinjene slike, prika-zane na sl. 4, vrednosti mera predlozenih u [5] prikazane su u tabeli 1.
Tabela 1
Vrednosti mera za procenu rezultata sjedinjavanja izvornih slika
Mera Sjedinjena slika F1 Sjedinjena slika F2
Qo (A, B, F) 0,7684 0,7919
Qw (A, B, F) 0,9215 0,8473
Qe (A, B, F) 0,8186 0,6932
Iz tabele 1 vidi se da se vrednosti objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja Qw i Qe slazu sa procenom po-smatraca, za razliku od mere Q0.
Pri proracunu lokalnog znacaja pro-zora A (w), odnosno B (w), koriscena je varijansa bloka izvorne slike (srednja vrednost za slike modula gradijenta) di-menzija 8×8 piksela, sto nije mera slic-nosti prozora izvorne slike sa prozorom sjedinjene slike. Dimenzija bloka ima znacajan uticaj na predlozene mere sjedinjavanja, jer se kolicnik varijansi prozora izvornih slika znatno menja sa prome-nom dimenzija prozora. Pored toga, kada se racuna vrednost mere Qe potrebno je odrediti module gradijenata izvornih slika, modul gradijenta sjedinjene slike i vrednost Qw (A', B', F'), sto utice na ra-cunarsku zahtevnost mere. Zbog toga je u [6] predlozena mera zasnovana na uni-verzalnom indeksu kvaliteta slike, a koja
uzima u obzir slicnost blokova izvornih slika i sjedinjene slike. Ova mera defini-se se kao:
Qb (A, B, F) =
= 1
weW
'- sim (A, B, F / w) • Q (A, F / w) + '-
v+(1 — sim (A, B, F / w)) • Q (B, F / w) y
(19)
gde je:
--Al- & lt- о
aAF + °BF
0 & lt--^al- & lt- 1
°AF + ®BF
°al & gt- 1
(r)AF + & amp-BF
(20) i
1 M N _ __
& amp-IF =, NT 1 XX (1 (m, n) — 1) '- (F^ n) — F)
MN 1 m=1 n=1
I A, B (21)
Analizirani prozor ima tezinu sim (A, B, F/w) koja zavisi od slicnosti prozora izvornih i sjedinjene slike.
Na sl. 5 prikazane su dve izvorne slike, rezultati sjedinjavanja na dva naci-na i mape slicnosti blokova.
Ova slika pokazuje da sjedinjena slika Fi sadrzi vise informacija izvornih slika nego slika F2. Kada se posmatraju slicnosti blokova izvorne slike A i bloko-va sjedinjenih slika uocava se da je slic-nost blokova veca u regionu izvorne slike koji je u fokusu (crni pikseli 0, beli pikseli 1). Takode, uocava se da je veci broj slicnih blokova izvorne slike A i sjedinjene slike F1 nego broj slicnih blokova izvorne slike A i sjedinjene slike F2.
sim (A, B, F / w) = -
a a
0
aAF + a BF
1
188
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
Izvorna slika A
Sjedinjena slika F1
Mapa slicnosti sim (A, B, Flw)
Izvorna slika B Sjedinjena slika F2 Mapa slicnosti sim (A, B, F2lw)
Sl. 5 — Izvorne slike, rezultati sjedinjavanja i mape slicnosti blokova
U tabeli 2 date su vrednosti mere Qb za izvorne i sjedinjene slike sa sl. 5.
Tabela 2
Vrednosti mere Qb za izvorne i sjedinjene slike sa sl. 5
Mera Dimenzije bloka Sjedinjena slika F1 Sjedinjena slika F2
Qb (A?F) 4×4 piksela 0,8060 0,5673
8×8 piksela 0,8362 0,6040
16×16 piksela 0,8627 0,6293
Vrednosti predlozene mere iz tabe-le slazu se sa subjektivnom procenom, tj. Qb (A, B, Fi)& gt-Qb (A, B, F2), za sve tri dimenzije blokova. Takode, moze se primetiti da se sa promenom dimenzija blokova ne menjaju znatno vrednosti mere Qb, sto je u skladu sa zapazanjima u [6].
Da bi se optimizovale performanse sjedinjavanja, dalja istrazivanja mogu se usmeriti ka izboru obelezja blokova
(entropija, standardna devijacija, vari-jansa, …). Umesto blokovske podele slika moguce je izvrsiti segmentaciju izvornih slika i mere definisati za regi-one izvornih slika. Osobine vizuelnog sistema coveka mogu se ukljuciti u objektivne procene na razlicite nacine. Jedan od mehanizama funkcionise kroz multirezolucionu analizu, jer prostorna rezolucija slike ima veliki uticaj na su-bjektivni kvalitet slike. U radu su raz-matrane monohromatske slike a dalji rad moze biti usmeren na primenu ovih mera u sjedinjavanju slika u boji.
Poredenje objektivnih mera
procene rezultata sjedinjavanja
Poredenje objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja izvrseno je putem analize sjedinjenih slika dobijenih na raz-licite nacine. Analizirano je pet nacina
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
189
sjedinjavanja: sjedinjavanje DOLP pira-mida izvornih slika — DOLP [7], sjedinjavanje ROLP piramida izvornih slika -ROLP [7], racunarski efikasno sjedinjavanje — RES [8], aritmeticko sjedinjavanje — AS [8] i sjedinjavanje vejvlet tran-sformacija izvornih slika — WAVE [9].
Na sl. 6 prikazane su dve izvorne slike dobijene niskofrekventnim filtrira-njem komplementarnih delova slike «Goldhill»
(a) Izvorna slika A (b) Izvorna slika B
Sl. 6 — Izvorne slike
Na sl. 7a prikazana je slika od koje su nastale izvorne slike prikazane na sl. 6. Na sl. 7b do 7d prikazane su sjedinje-ne slike.
Originalnoj slici «Goldhill» vizuel-no je najslicnija slika dobijena sjedinja-vanjem DOLP piramida izvornih slika. Na drugom mestu po slicnosti originalnoj slici bila bi slika dobijena sjedinjavanjem vejvlet transformacija izvornih slika (procena autora).
U tabeli 3 prikazane su vrednosti opisanih mera objektivne procene re-zultata sjedinjavanja izvornih slika prikazanih na sl. 6. Metode koje po analiziranim merama daju najbolje i najlosije rezultate sjedinjavanja obele-zene su u tabeli crnom i sivom bojom, respektivno.
(a) Slika «Goldhill» (b) DOLP (v) ROLP
(g) RES (d) AS (d) WAVE
Sl. 7 — Slika, Goldhill" i slike dobijene sjedinjavanjem slika sa sl. 6
190
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
Sl. 8 — Izvorne slike i rezultati sjedinjavanja
Tabela 3
Vrednosti objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja
DOLP ROLP RES as wave
MSE 1ПЯ 0,0041 0,0139 0,0015 0,0009
qAB/F мша 0,4083 0,6917 0,3349 0,6760
MIfAB 0,3421 0,2827 0,3173 0,2806
Q0 0,7300 0,6904 0,7713 0,8218
Qw 0,7729 0,8400 0,7912 0,8898
Qe 0,6557 0,7856 0,6549 0,8123
Qb (4×4) re ген 0,7148 0,6917 0,7606 0,8549
Qb (8×8) 0,7295 0,6746 0,7633 0,8357
Qb (16×16) 1539 0,7574 0,6629 0,7910 0,8180
Po objektivnim procenama najbolji rezultati sjedinjavanja dobijeni su sjedi-njavanjem DOLP piramida izvornih sli-ka, sto je u skladu sa subjektivnom pro-cenom.
Analiza rezultata sjedinjavanja i objektivnih mera procene rezultata spro-vedena je za televizijske i termovizijske slike sekvenci UNCAMP. Analizirano je 65 frejmova.
Na sl. 8 prikazane su dve izvorne slike televizijskih i termovizijskih se-kvenci UNCAMP i rezultati sjedinjavanja po pet metoda.
Sjedinjene slike sadrze informacije obe izvorne slike. Veoma je tesko izdvo-jiti metodu koja daje najbolje rezultate sjedinjavanja. Po proceni autora rada sje-dinjavanjem DOLP piramida izvornih slika, racunarski efikasnim sjedinjava-njem i sjedinjavanjem vejvlet transfor-macija izvornih slika dobijeni su bolji rezultati sjedinjavanja nego sjedinjavanjem ROLP piramida izvornih slika i aritme-tickim sjedinjavanjem.
Na sl. 9 prikazane su vrednosti ana-liziranih obj ektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja, za svih pet metoda.
Sa sl. 9 vidi se da od 36. frejma poci-nju da rastu vrednosti analiziranih mera. Po-rast vrednosti nastao je zbog smanjenja am-plitudske rezolucije izvornih slika. Vrednosti analiziranih mera imaju lokalne maksi-mume. Dodatnom analizom izvornih se-kvenci ustanovljeno je da postoje podrhta-vanja televizijske kamere u toku snimanja, sto je uslovilo pojavu lokalnih maksimuma. Promena amplitudske rezolucije (osim kod mere MI) nije uslovila znatnu promenu re-dosleda metoda po kvalitetu sjedinjavanja.
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
191
(a) & amp-В/Р
(b) MI
(d) Qe
(d) Qb
Sl. 9 — Vrednosti objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja
U tabeli 4 prikazane su srednje vrednosti objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja za 65 analiziranih frejmova i za svih pet metoda sjedinja-
vanja. Metodi koji po analiziranim me-rama daju najbolje i najlosije rezultate obelezeni su crnom i sivom bojom, re-spektivno.
192
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
Tabela 4
Srednje vrednosti objektivnih mera procene rezultata sjedinjavanja
DOLP ROLP 1 RES AS WAVE
Qab/F 0,4908 0,3837 0,4974 0,3159 0,4429
MIf™ 0,2488 0,2992 0,3259 0,3280 0,2030
Q0 Ищ Я Д 0,5706 0,6610 0,6382 0,6056
Qw mjjS3 12 0,6155 0,7146 0,6306 0,6932
Qe ИЙ1 14 0,5549 0,6863 0,5471 0,6740
Qb (4×4) 0,7263 0,6384 мш8Л 0,6690 0,6840
Qb (8×8) 0,7102 0,6201 0,6528 0,6601
Qb (16×16) 0,7103 0,6265 Ш1ЯШ 0,6430 0,6540
Za objektivne mere procene QAB/F i Qb najbolji rezultati sjedinjavanja dobijeni su racunarski efikasnim sjedinjavanjem, a za mere Q0, Qw i Qe najbolji rezultati sjedinjavanja dobijeni su sjedinjavanjem DOLP piramida izvornih slika. Ako se uporede vrednosti ovih pet mera za racunarski efi-kasno sjedinjavanje i sjedinjavanje DOLP piramida izvornih slika, moze se zakljuciti da su srednje vrednosti mera veoma bliske. Izuzetak od ovih mera je mera MI, po ko-joj su najbolji rezultati sjedinjavanja do 35. frejma dobijeni aritmetickim sjedinjavanjem, a od 36. frejma racunarski efikasnim sjedinjavanjem.
Detaljna analiza objektivnih mera procene morala bi da obuhvati subjektiv-nu procenu rezultata sjedinjavanja i pore-denje sa rezultatima objektivne procene.
Slike i sekvence koriscene u radu preuzete su iz baza slika i sekvenci do-stupnih u [10].
Zakljucak
U radu su opisane objektivne mere procene rezultata multisenzorskog sjedinjavanja slika. Mogu se svrstati u dve grupe: objektivne mere procene ukoliko je poznata idealna sjedinjena slika i objektivne mere procene koje se koriste kada idealna sjedinjena slika nije poznata. Idealna sjedinjena
slika, osim u veoma specificnim aplikacija-ma, ne moze se dobiti, pa je u radu najveca paznja posvecena merama koje ne koriste idealnu sjedinjenu sliku. Opisane su mere koje polaze sa tri razlicita stanovista: tran-sfera ivica od izvornih u sjedinjenu sliku, zajednickih izvornih informacija i sjedinje-ne slike i distorzije blokova izvornih slika. Neke od opisanih mera uzimaju u obzir vi-zuelni sistem coveka.
Analizom sjedinjenih slika, dobije-nih na pet razlicitih nacina, izvrseno je poredenje opisanih mera. Utvrdeno je da mera MI, zasnovana na zajednickim in-formacijama, nekada daje rezultate koji nisu u skladu sa subjektivnom procenom.
Kako bi se optimizovale performan-se sjedinjavanja, u radu su predlozeni mo-guci pravci daljih istrazivanja. Predstoji sprovodenje detaljne analize koja ce obu-hvatiti subjektivne testove i poredenje rezultata subjektivne i objektivne procene.
Zahvalnica: Istrazivanja u ovom radu su delimicno finansirana od strane Ministarstva odbrane Republike Srbije.
Literatura:
[1] Popovic, M.: Digitalna obrada slike, Akademska misao, Beograd, 2006.
[2] Xydeas, C. S.- Petrovic, V.: Objective Image Fusion Performance Measure, Electronics Letters, Volume 36, Issue 4, pp. 308−309, 17 Feb 2000.
[3] Qu, G.- Zhang, D.- Yan, P.: Information measure for performance of image fusion, Electronics Letters, Vol. 38, No. 7, March 2002.
[4] Wang, Z.- Bovik, A. C.: A Universal Image Quality Index, IEEE Signal Processing Letters, Vol. 9, No. 3, pp. 81−84, March 2002.
[5] Piella, G.: New quality measures for image fusion, Proceedings of the Seventh International Conference on Information Fusion, pp. 542−546, June 2004.
[6] Cvejic, N.- Loza, A.- Bull, D.- Canagarajah, N.: A Similarity Metric for Assesment of Image Fusion Algorithms, International Journal of Signal Processing, Vol. 2, No. 3, pp. 178−182, 2005.
[7] Toet, A.: Image fusion by a ratio of low-pass pyramid, Pattern Recognition Letters 9, pp. 245−253, 1989.
[8] Petrovic, V.: Multisensor pixel-level Image Fusion, PhD Thesis, Manchester University, UK, 2001.
[9] Li, H.- Manjunath, B. S.- Mitra, S. K.: Multisensor Image Fusion Using the Wavelet Transform, Graphical Models and Image Processing Vol. 57, No. 3, 235−245, 1995.
[10] The Online Resource for Research in Image Fusion, http: //www. imagefusion. org, 06. 07. 2007.
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 2/2008.
193

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой