基于MATLAB的红外与可见光图像融合代码实现（多种方法）

一、核心方法代码

1. 加权平均法（Weighted Average Fusion）

原理：通过调整红外与可见光图像的权重系数，生成融合图像。

代码：

function fused = weighted_average_fusion(vis_img, ir_img, alpha)
    % 转换为灰度图
    vis_gray = rgb2gray(vis_img);
    ir_gray = rgb2gray(ir_img);
    
    % 加权融合
    fused = alpha * double(ir_gray) + (1 - alpha) * double(vis_gray);
    fused = uint8(clamp(fused, 0, 255));
end

% 示例调用
vis_img = imread('visible.jpg');
ir_img = imread('infrared.jpg');
alpha = 0.6; % 红外权重
fused_img = weighted_average_fusion(vis_img, ir_img, alpha);
imshow(fused_img);

特点：简单快速，适合初步融合。

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2. 小波变换融合（Wavelet Transform Fusion）

原理：利用小波分解将图像分为低频和高频分量，分别融合。

代码：

function fused = wavelet_fusion(vis_img, ir_img, wavelet)
    % 小波分解
    [c_vis, s_vis] = wavedec2(im2double(vis_img), 3, wavelet);
    [c_ir, s_ir] = wavedec2(im2double(ir_img), 3, wavelet);
    
    % 低频取平均，高频取绝对值最大
    c_low = (c_vis(1,:) + c_ir(1,:)) / 2;
    c_high = cell(1,3);
    for i = 1:3
        c_high{i} = max(abs(c_vis(i+1,:)), abs(c_ir(i+1,:)));
    end
    
    % 重构图像
    fused = waverec2([c_low; c_high], s_vis, wavelet);
    fused = uint8(clamp(fused, 0, 255));
end

% 示例调用
wavelet = 'db4'; % Daubechies小波
fused_img = wavelet_fusion(vis_img, ir_img, wavelet);
imshow(fused_img);

特点：保留细节能力强，适合复杂场景。

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3. 主成分分析（PCA）融合

原理：通过PCA降维提取主要特征，融合后重建。

代码：

function fused = pca_fusion(vis_img, ir_img)
    % 转换为灰度图并展平
    vis_gray = im2double(rgb2gray(vis_img));
    ir_gray = im2double(rgb2gray(ir_img));
    data = [vis_gray(:), ir_gray(:)];
    
    % PCA降维
    [coeff, score, ~] = pca(data);
    fused_data = score(:,1) * coeff(:,1)';
    fused = reshape(fused_data, size(vis_gray));
    fused = uint8(clamp(fused, 0, 255));
end

% 示例调用
fused_img = pca_fusion(vis_img, ir_img);
imshow(fused_img);

特点：保留主要信息，适合高维数据。

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4. 拉普拉斯金字塔融合（Laplacian Pyramid Fusion）

原理：构建图像金字塔，在每层进行特征融合。

代码：

function fused = laplacian_pyramid_fusion(vis_img, ir_img, levels)
    % 构建高斯金字塔
    G_vis = cell(levels,1);
    G_ir = cell(levels,1);
    G_vis{1} = im2double(vis_img);
    G_ir{1} = im2double(ir_img);
    for l = 2:levels
        G_vis{l} = imresize(imfilter(G_vis{l-1}, fspecial('gaussian', [5 5], 1)), 0.5);
        G_ir{l} = imresize(imfilter(G_ir{l-1}, fspecial('gaussian', [5 5], 1)), 0.5);
    end
    
    % 构建拉普拉斯金字塔
    LP_vis = cell(levels,1);
    LP_ir = cell(levels,1);
    for l = levels:-1:1
        if l == levels
            LP_vis{l} = G_vis{l};
            LP_ir{l} = G_ir{l};
        else
            up_vis = imresize(G_vis{l+1}, size(G_vis{l}));
            up_ir = imresize(G_ir{l+1}, size(G_ir{l}));
            LP_vis{l} = G_vis{l} - up_vis;
            LP_ir{l} = G_ir{l} - up_ir;
        end
    end
    
    % 融合规则：绝对值最大
    LP_fused = cell(levels,1);
    for l = 1:levels
        mask = abs(LP_vis{l}) > abs(LP_ir{l});
        LP_fused{l} = mask .* LP_vis{l} + ~mask .* LP_ir{l};
    end
    
    % 重构图像
    fused = LP_fused{1};
    for l = 2:levels
        fused = imresize(fused, size(LP_fused{l})) + LP_fused{l};
    end
    fused = uint8(clamp(fused, 0, 255));
end

% 示例调用
levels = 4;
fused_img = laplacian_pyramid_fusion(vis_img, ir_img, levels);
imshow(fused_img);

特点：多尺度融合，细节保留更优。

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二、进阶方法代码

5. 导向滤波融合（Guided Filter Fusion）

原理：利用可见光图像作为引导图，保留其结构信息。

代码：

function fused = guided_filter_fusion(vis_img, ir_img, radius, eps)
    % 转换为灰度图
    vis_gray = rgb2gray(vis_img);
    ir_gray = rgb2gray(ir_img);
    
    % 导向滤波
    fused = imguidedfilter(double(vis_gray), double(ir_gray), radius, eps);
    fused = uint8(clamp(fused, 0, 255));
end

% 示例调用
radius = 15;
eps = 0.01;
fused_img = guided_filter_fusion(vis_img, ir_img, radius, eps);
imshow(fused_img);

特点：保持边缘清晰，抑制噪声。

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6. 显著性检测引导融合（Significance-Guided Fusion）

原理：基于显著性检测提取重要区域，增强目标对比度。

代码：

function fused = saliency_guided_fusion(vis_img, ir_img)
    % 转换为灰度图
    vis_gray = rgb2gray(vis_img);
    ir_gray = rgb2gray(ir_img);
    
    % 显著性检测（基于局部对比度）
    saliency_vis = local_contrast(vis_gray);
    saliency_ir = local_contrast(ir_gray);
    
    % 融合权重
    weight_vis = saliency_vis ./ (saliency_vis + saliency_ir + eps);
    weight_ir = 1 - weight_vis;
    
    % 加权融合
    fused = im2uint8(weight_vis .* double(vis_gray) + weight_ir .* double(ir_gray));
end

function saliency = local_contrast(img)
    % 计算局部对比度
    kernel = fspecial('gaussian', [5 5], 1);
    smooth = imfilter(img, kernel, 'same');
    saliency = abs(img - smooth);
end

% 示例调用
fused_img = saliency_guided_fusion(vis_img, ir_img);
imshow(fused_img);

特点：突出目标区域，抑制背景噪声。

参考代码 用于进行红外、可见光的图像融合的代码 www.youwenfan.com/contentcnq/52438.html

三、应用场景与选择建议

方法	适用场景	优势	局限性
加权平均法	实时处理、简单场景	计算快，实现简单	细节丢失明显
小波变换	多尺度特征保留	细节丰富，抗噪性好	分解层数影响性能
PCA	高维数据压缩	保留主要信息	依赖数据分布
拉普拉斯金字塔	高分辨率融合	多尺度细节保留	计算复杂度高
导向滤波	结构保持	边缘清晰，噪声抑制	需调整参数
显著性检测	目标突出	增强关键区域	显著性图质量依赖算法

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四、扩展与优化方向

1. 多传感器融合：结合雷达、激光雷达数据，提升目标识别能力。

2. 深度学习辅助：使用卷积神经网络（CNN）自动学习融合规则。

3. 硬件加速：利用GPU并行计算加速分解与重构过程。

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参考文献：

基于PCA与NSST的红外与可见光图像融合

双树复小波变换在图像融合中的应用

小波变换与TMSST融合方法

多尺度分解与自适应权重优化

交叉双边滤波器融合

显著性检测引导的双尺度融合

对比度增强与多尺度边缘保持分解

基于显著性检测的融合方法