Fusión y segmentación eficiente de imágenes en base a la calidad de los pixeles

Abstract

The multifocus image fusion is the process by which two or more partially focused images are combined into a new image in which all interested objects have the maximum sharpness. Proposals to solve the problem of multifocus image fusion can be applied to fuse images with non-uniform illumination. In this thesis we present a proposal to solve the problem of multi-focus image fusion, based on a decision map, which contains in each coordinate the index of the image with the sharpest pixel in each position. To calculate the decision map is used a sliding windows system with adaptable sizes, thus, achieving a good definition at the edges of the objects with enough spatial coherence in regions where there are no borders. Additionally, calculation of each value in the decision map is obtained using integral images, avoiding an optimization process (which is usually slow). In addition, the size of the applied window does not influence the required time needed to calculate each value in the decision map. This time is constant and does not depend on the window size. The appropriate window size for each position is determined efficiently, using binary search and the information of the edges of the decision map. The algorithm presented for the multi-focus image fusion can be applied to fuse images in other contexts, for example with non-uniform illumination, changing only the function that measures the quality of the pixels in the image. The decision map is a sub-product of the fusion algorithm.

La fusión de imágenes multi-foco consiste en, dadas dos o más imágenes tomadas de la misma escena, pero con distinto nivel de enfoque, extraer de ellas las regiones más nítidas. Este proceso se realiza con el fin de formar una nueva imagen en la que aparezcan de forma nítida todos los objetos interesantes de la escena. La propuesta para resolver el problema de fusión de imágenes multi-foco puede ser aplicada para fusionar imágenes con iluminación no uniforme. En esta tesis se presenta una propuesta para resolver el problema de fusión de imágenes en base a un mapa de decisión, el cual contiene en cada coordenada, el índice de la imagen que tiene el pixel con mayor calidad en esa posición. Para calcular el mapa de decisión se utiliza un sistema de ventanas deslizantes de tamaño adaptable, logrando con ello una buena definición en los bordes de los objetos, sin perder la coherencia espacial en las regiones sin bordes. Adicionalmente, el cálculo del valor de cada coordenada del mapa de decisión se obtiene utilizando imágenes integrales, evitando realizar un proceso de optimización (que generalmente es tardado). El tiempo requerido para calcular un valor del mapa de decisión es constante e independiente del tamaño de la ventana. El tamaño de ventana adecuado se determina de forma eficiente con búsqueda binaria tomando en cuenta los bordes del mapa de decisión. El algoritmo presentado para la fusión de imágenes multi-foco puede ser aplicado para fusionar imágenes en otros contextos, por ejemplo, con iluminación no uniforme, cambiando únicamente la función que mide la calidad de los pixeles. Dado que un subproducto derivado del algoritmo de fusión es el mapa de decisión.