基于粒子群优化的图像融合算法matlab仿真

1.程序功能描述

基于粒子群优化的图像融合算法，通过PSO优化，得到最优的图像融合权值参数，将彩色模糊图像和清晰的灰度图像进行融合获得彩色清晰图像。

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022a版本运行

3.核心程序

    for it = 1:Ites(ijj)
        it
        for i=1:Popu
            % 更新速度  
ptls(i).vt = w*ptls(i).vt+c1*rand(Vns).*(ptls(i).Best.pos-ptls(i).pos)+c2*rand(Vns).*(gbest.pos-ptls(i).pos);
            % 应用速度限制  
ptls(i).vt = max(ptls(i).vt,VelMin);
ptls(i).vt = min(ptls(i).vt,VelMax);
 
            % 更新位置
ptls(i).pos = ptls(i).pos + ptls(i).vt;
 
            % 速度镜像效应  
IsOutside=(ptls(i).pos<Vmin | ptls(i).pos>Vmax);
ptls(i).vt(IsOutside)=-ptls(i).vt(IsOutside);
 
            % 应用位置限制
ptls(i).pos = max(ptls(i).pos,Vmin);
ptls(i).pos = min(ptls(i).pos,Vmax);
 
            % 计算代价函数  
ptls(i).Cost = Jcost(ptls(i).pos);
 
            % 更新个体最优 
            if ptls(i).Cost<ptls(i).Best.Cost
 
ptls(i).Best.pos = ptls(i).pos;
ptls(i).Best.Cost = ptls(i).Cost;
 
             % 更新全局最优  
             if ptls(i).Best.Cost<gbest.Cost
 
gbest = ptls(i).Best;
 
             end
 
             end
 
        end
 
JJ(it) = gbest.Cost;
        w = w*wdamp;
    end
 
BestSol = gbest;
 
    %优化权值输入到函数进行融合
    RH      = func_RH(BestSol,MS1,MS00,PAN3,R,G,B,Dr,temps);
 
    figure
subplot(131);
imshow(uint8(MS2(:,:,1:3)));
subplot(132);
imshow(uint8(PAN1));
    title(['迭代次数：',num2str(Ites(ijj))]);
subplot(133);
imshow(uint8(RH(:,:,1:3)));
 
end
 
 
figure;
plot(JJ);
xlabel('迭代次数');
ylabel('cost');
0004

4.本算法原理

基于粒子群优化（PSO）的图像融合算法，该算法被用于将彩色模糊图像与清晰的灰度图像进行融合，以得到彩色高清图像。图像融合是将多源图像的信息整合到一幅图像中的过程，目的是保留源图像的所有重要信息，并在融合图像中提供更为丰富、全面的信息。彩色模糊图像和清晰的灰度图像的融合是图像融合领域的一个重要研究方向。基于粒子群优化（PSO）的图像融合算法是一种新兴的图像融合方法，具有良好的融合性能和较高的计算效率。

4.1、粒子群优化（PSO）算法

粒子群优化是一种模拟鸟群、鱼群等动物群体社会行为的优化工具。在PSO中，每个优化问题的解都被视为搜索空间中的一个粒子，所有的粒子都有一个由被优化函数决定的适应值，每个粒子还有一个速度决定他们飞翔的方向和距离，然后通过迭代找到最优解。

4.2、基于粒子群优化的图像融合算法

基于粒子群优化的图像融合算法主要分为以下几个步骤：

图像预处理：对彩色模糊图像和清晰的灰度图像进行必要的预处理，包括去噪、标准化等操作。

特征提取：提取两幅源图像的特征，这些特征可以是像素值、颜色、纹理等。

粒子群优化：在这里，我们将图像的融合问题看作一个优化问题，使用PSO算法寻找最优的融合策略。每个粒子代表一种可能的融合策略，适应度函数可以定义为融合图像的质量评价指标（如清晰度、对比度等）。通过不断迭代，PSO算法可以找到最优的融合策略。

粒子群优化的更新公式,在每一次迭代中，粒子通过以下两个公式来更新速度和位置：

v[i][j]=v[i][j]+c1rand()(pbest[i][j]-x[i][j])+c2rand()(gbest[j]-x[i][j]) （速度更新）

x[i][j]=x[i][j]+v[i][j] （位置更新）

其中，v[i][j]表示粒子i在第j维的速度，x[i][j]表示粒子i在第j维的位置，pbest[i][j]表示粒子i在第j维的个体历史最优值，gbest[j]表示全局历史最优值的第j维，c1和c2是学习因子，rand()是随机数函数。

图像融合：根据PSO找到的最优融合策略，对源图像进行融合，得到彩色高清图像。