Fusión de Imágenes Multi Foco basado en la Combinación Lineal de Imágenes utilizando Imágenes Incrementales

Abstract

En este artículo presentamos tres algoritmos para calcular la fusión de imágenes multi foco. Estos algoritmos se basan en la combinación lineal de un par de imágenes con diferentes niveles de enfoque. Los tres algoritmos maximizan una función lineal con restricciones de coherencia espacial; el objetivo de presentarlos es justificar como llegamos a plantear un algoritmo rápido y simple. El primer algoritmo llamado Combinación Lineal de Imágenes (CLI), se implementó utilizando Wolfram Mathematica, pero dado el número de variables a optimizar, la solución demandó de mucho tiempo de cómputo. El segundo algoritmo llamado Combinación Lineal de Imágenes por Ventanas (CLI-V) es una aplicación, sobre subregiones de las imágenes del algoritmo CLI, mejorando el desempeño en tiempo y logrando la implementación con el método Simplex. El tercer algoritmo llamado Combinación Lineal de Imágenes Simple (CLI-S), es una simplificación del algoritmo CLI-V, con resultados de calidad muy similares a los algoritmos CLI y CLI-V y a algunos algoritmos del estado del arte, pero con tiempos de solución muy rápidos. El algoritmo CLI-S se implementó utilizando imágenes incrementales con el propósito de tener soluciones en centésimas de segundo para las imágenes de prueba utilizadas. Para los tres algoritmos se presenta el desempeño y el tiempo de solución bajo condiciones similares, utilizando un par de imágenes sintéticas y cuatro pares de imágenes reales. Las imágenes reales han sido utilizadas por algoritmos del estado del arte y fueron seleccionadas con el objetivo de que el lector pueda hacer una comparación cualitativa. En el caso del par de imágenes sintéticas se hace una comparación cuantitativa con resultado de 98 % de aciertos en la selección de píxeles, en un tiempo de ejecución de 0.080 s. para una imagen de 512 × 512 píxeles, lo que nos permite decir que la velocidad lograda con algoritmo CLI-S permite efectuar el proceso de fusión en tiempo real, situación que no hemos encontrado reportada en el estado del arte.

Algoritmos de Binarización Robusta de Imágenes con Iluminación No Uniforme

“…Lo que haremos a continuación es fusionar las dos imágenes obtenidas, cada pixel de la imagen resultante será escogido de la imagen que tenga mejor respuesta a las altas frecuencias; es decir, lo escogeremos de la imagen que mejor preserve los detalles. Este problema se ha tratado anteriormente en la literatura, en Calderon et al (2016) se propone un método de fusión de imágenes basado en la respuesta local en frecuencia. El objetivo del trabajo citado de Calderon et al (2016) es obtener una imagen correctamente enfocada, a partir de dos imágenes enfocadas complementariamente.…”

“…El objetivo del trabajo citado de Calderon et al (2016) es obtener una imagen correctamente enfocada, a partir de dos imágenes enfocadas complementariamente. Para hacer auto-contenido este documento, describimos a continuación el algoritmo desarrollado por Calderon et al (2016). …”

Fusión de Imágenes Multi-Foco con Ventanas Variables

“…Calderón et al en (Calderon and Garnica, 2014) y (Calderon et al, 2016) proponen también un mapa de decisión el cual es calculado planteando el problema como un proceso de optimización con restricciones.…”

“…La segunda técnica propone resolver el problema tomando bloques de píxeles en lugar de tratarlos de forma independiente (Zhang and Blum, 1999;Li et al, 2001Li et al, , 2002Zhao et al, 2008;Aslantas and Kurban, 2010;Pagidimarry and Babu, 2011;De and Chanda, 2013;Qu et al, 2014;Bai et al, 2015;Cao et al, 2015;Calderon et al, 2016).…”

“…La Sección 2 menciona algunas estrategias que se han utilizado para tratar de resolver el problema de forma eficiente. La sección 3 presenta el Algoritmo CLI-VV el cual es una mejora del Algoritmo CLI-S propuesto en (Calderon et al, 2016), además se presenta la generalización para más de dos imágenes en el Algoritmo FM-VV. La Sección 4 presenta los resultados con 50 pares de imágenes, de las cuales 21 pares son sintéticos y 29 son pares de imágenes utilizados en trabajos publicados previamente.…”