图像拟态融合是一种新的智能仿生信息处理的理论和方法，其不企图给出适用所有图像融合的方法，也不排除已有融合算法的优势性能，更不拒绝在融合中引入其他新的理论和方法提升融合自适应程度，而是模仿拟态章鱼的多拟态特性，借助「差异决定结构、结构决定效果」的思想，根据不同图像成像特性和场景变化提取差异特征，形成对融合可变驱动，使融合模型的结构和算法根据图像间差异的变化而动态优化，达到融合效果的整体更优。
多传感器图像融合的关键是在综合增强共有特征的基础上，实现不同图像差异特征的有效融合。当前，大多数图像融合方法是依据图像差异特征的先验知识事先确定融合算法的。在真实应用当中，由于场景的动态变化，不同传感器图像间的差异特征难以提前有效确定，必须依靠适时的成像条件和探测系统及时获取；且图像差异特征的类型、幅度、频次等是随机变化的，尤其是视频图像的帧间变化更为多样。因此，事先选择的「固定」融合模型和算法很难满足「动态」变化的差异特征融合需求，这种「先验假设」的融合方法不可避免地成为制约两类图像融合效果提升的瓶颈。
上述瓶颈产生的原因表面看是由于融合模型不随图像差异特征变化而调整，本质上是融合模型对图像差异特征变化敏感性低、融合模型的静态结构不具备动态调整能力。
▲ 拟态章鱼的多拟态特性分析
拟态章鱼感知外界威胁变化的能力和做出相应变化的身体结构为融合模型根据差异特征不同变化而改变的需求提供了仿生依据
研究发现，拟态章鱼是生物界的「变形金刚」，在浅海难以藏身的环境中面对各种大型生物威胁，可模仿十几种海洋生物而躲避危险，具有超强的多拟态能力。其得益于自身的两大功能：能够敏锐感知到外界不同威胁对象，能够通过颜色、形状和动作等变化模仿威胁生物不感兴趣的各种生物及行为。这与突破上述瓶颈问题的需求是一致的，由此，我们提出了一种新的仿生融合方法——图像拟态融合。
研究拟态融合的目的就是针对现有图像融合模型缺乏感知图像间差异信息能力、不能根据图像差异调整融合策略等缺陷，通过模仿拟态章鱼的多拟态特性，研究图像拟态仿生融合基本原理(包括剖析拟态章鱼感知机理、探究拟态章鱼的颜色形状行为的变换特点、揭示拟态变换规律等)，探索拟态仿生融合模型构建方法(包括感知/认知图像差异特征的方法、构建结构化融合算法类集、能够派生多种形态模型等)，为高性能多源成像探测技术及图像融合探索新理论、新方法。
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【图像拟态融合理论、模型和应用】（杨风暴，吉琳娜著．北京：科学出版社，2024. 5）一书汇集了作者十几年来在图像拟态仿生融合方面的艰辛探索的研究成果，尽管有些内容还有进一步完善的地方，但作为一种新的图像融合的理论和方法，本书试图建立其系统的理论、模型及应用的体系，达到抛砖引玉的效果。全书主要内容包括理论研究、模型构建和应用探索三方面，其中，理论研究有拟态融合基本概念、拟态融合理论框架、拟态章鱼的感知与拟态机理、差异特征驱动机制、拟态变换原理等，模型构建包括拟态融合模型结构、图像间差异特征类集构建、结构化融合算法类集构建、类集间的多集值映射、融合算法的协同嵌接机理等，应用探索包括红外光强与偏振图像的拟态融合、红外与可见光视频的拟态融合等。
▲ 模型总体流程图
基于差异特征关联落影的拟态融合模型的具体流程图见图，主要包括帧内差异特征及其属性的表征、差异特征关联矩阵的建立、差异特征分布的关联合成和拟态变元的选择与组合四大部分。
我国信息融合领域的领头人、中国工程院何友院士在本书的编写中给予的极大的支持和帮助；澳大利亚伍伦贡大学习江涛教授，英国雷丁大学卫红博士，太原科技大学王志社教授，中北大学蔺素珍教授、王肖霞副教授和李菠博士审阅了部分书稿，在此表示衷心的感谢。本书的研究得到了国家自然科学基金项目(批准号：61171057、61672472 和61972363)的资助。
作为一个新理论，拟态仿生融合还未形成理论体系，【图像拟态融合理论、模型和应用】从理论研究、模型构建和应用探索三方面进行相应的开创性探索，具有重要的理论意义和应用价值。
杨风暴教授及其带领的团队长期从事智能信息处理领域的研究，尤其近年来在拟态仿生融合理论研究方面取得了不少的重要研究进展和成果，得到了同行专家的肯定和关注。在与杨教授多年交往中，感受到他治学严谨、勤奋刻苦、为人谦逊。该书撰写中他们几易其稿、反复斟酌，为保证书稿质量奠定了良好基础。我相信该书的出版将对拟态仿生融合理论的研究发挥促进作用。
张锡祥
中国工程院院士
本文摘编自【图像拟态融合理论、模型和应用】（杨风暴，吉琳娜著．北京：科学出版社，2024. 5）一书「前言」，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-077185-8
责任编辑：胡庆家 贾晓瑞
本书是在作者及其课题组多年来研究成果的基础上撰写而成的，是国内首本拟态仿生融合理论研究的专著。全书主要内容包括理论研究、模型构建和应用探索三个方面，其中理论研究有拟态融合基本概念、拟态融合理论框架、拟态章鱼的感知与拟态机理、差异特征驱动机制、拟态变换原理等，模型构建包括拟态融合模型结构、图像间差异特征类集构建、结构化融合算法类集构建、类集间的多集值映射、融合算法的协同嵌接机理等，应用探索包括红外光强与偏振图像的拟态融合、红外与可见光视频的拟态融合等。
本书可供从事多源信息融合、不确定性信息处理、人工智能、风险评估与预测、故障诊断等方面研究的科研人员使用，也可作为高等学院和科研院所信息与通信工程、智能科学与工程、光学工程、计算机技术、控制工程、环境与安全工程、信息计算、应用数学等相关专业的高年级本科生和研究生的参考用书。
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