【论文阅读】FusionGAN: A generative adversarial network for infrared and visible image fusion

本文介绍了一种名为FusionGAN的生成对抗网络,专为红外和可见光图像融合设计,通过自动学习融合规则,生成既保有红外辐射信息又富含可见纹理的图像。实验结果显示,FusionGAN在图像质量和信息保留上超越了传统方法,为目标检测和识别提供了改进的基础。

论文链接:FusionGAN: A generative adversarial network for infrared and visible image fusion - ScienceDirect

代码: GitHub - jiayi-ma/FusionGAN: FusionGAN: A generative adversarial network for infrared and visible image fusion

FusionGAN: A generative adversarial network for infrared and visible image fusion

1.Introduction

研究背景:

1. 图像融合是一种增强技术,旨在将不同类型传感器获取的图像结合起来,生成一个强大或信息丰富的图像,可以促进后续处理或帮助决策。

2. 多传感器数据(如红外和可见光图像)已被用于提高人类视觉感知、目标检测和识别性能。

现有方法存在的问题:

1. 在红外和可见光图像融合中,现有方法往往使用相同的变换或表示,但这可能不适合于不同现象的体现。

2. 大多数现有方法中的活动水平测量和融合规则设计是以手动方式设计的,限制了实施困难和计算成本。

### DDCGAN在多分辨率场景下的应用及实现 #### 应用背景 DDCGAN(Dual Discriminator Conditional Generative Adversarial Network),即双判别器条件生成对抗网络,在处理不同分辨率图像融合方面表现出显著优势。特别是在医疗影像领域,如PET-MRI图像融合中,能够有效提升图像质量和诊断准确性[^3]。 #### 实现原理 为了应对红外图像分辨率较低的问题,DDCGAN采用两个独立的反卷积层分别处理红外和可见光图像。这两个分支最终会在编码器部分汇合,形成统一尺寸的特征映射(feature map),从而确保两种模态的数据能够在同一尺度上进行有效的信息交换与互补。 ```python import tensorflow as tf from keras.layers import Input, Conv2DTranspose, concatenate def build_generator(input_shape): infrared_input = Input(shape=input_shape) visible_input = Input(shape=input_shape) # 对于红外图像使用特定的反卷积操作来增加其空间维度 deconv_infrared = Conv2DTranspose(filters=64, kernel_size=(4, 4), strides=(2, 2), padding='same')(infrared_input) # 同样对于可见光图像也做类似的处理 deconv_visible = Conv2DTranspose(filters=64, kernel_size=(4, 4), strides=(2, 2), padding='same')(visible_input) # 将两者沿通道方向拼接在一起送入后续编码器模块 merged_features = concatenate([deconv_infrared, deconv_visible]) return (infrared_input, visible_input), merged_features ``` 在此基础上,经过一系列复杂的非线性变换后得到更高层次抽象级别的特征表示;这些高级别的特征再被传递给解码器完成最后一步重建工作,使得输出结果不仅保留了原始信号的主要结构特性而且还增强了某些细微之处的信息表达能力。 #### 判别机制 值得注意的是,DDCGAN引入了双重判别架构:一方面针对单张图片本身的真实性做出评估;另一方面则专注于比较两幅或多幅配对样本间的关系合理性。这种设计有助于更好地指导生成过程朝着期望的方向发展,进而提高了整体系统的稳定性和泛化性能。 #### 结果展示 实验表明,相较于传统的单一模式或是简单堆叠式的解决方案而言,DDCGAN可以在保持较高计算效率的同时取得更加优异的效果。尤其是在面对复杂背景下的人体器官轮廓描绘以及病变区域定位等方面展现出了明显的技术优越性[^4]。
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