微光與紅外圖像實(shí)時(shí)融合關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，能否更快、更早、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)對(duì)方目標(biāo)，是決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝敗的重要因素。多光譜圖像融合技術(shù)通過多傳感器的協(xié)同工作來捕捉更多信息，最大限度地獲取目標(biāo)場(chǎng)景的各種特征指標(biāo)。在隱藏和偽裝的戰(zhàn)爭(zhēng)場(chǎng)景中，微光與紅外融合系統(tǒng)可以更快更精確地探測(cè)目標(biāo)，在軍事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，研制紅外與微光圖像實(shí)時(shí)融合系統(tǒng)對(duì)我國(guó)國(guó)防事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本論文圍繞紅外與微光圖像的實(shí)時(shí)融合，開展了紅外與微光圖像融合理論、前端探測(cè)系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)、融合成像的實(shí)時(shí)信號(hào)處理等研究。
　　 圖像預(yù)處理是開展圖像融合的先決條件，論文對(duì)微光圖像和紅外圖像的成像原理和圖像特征進(jìn)行了分析研究，采用遞歸降噪、小波變換等理論對(duì)微光圖像進(jìn)行降噪處理，提出自適應(yīng)時(shí)域遞歸降噪算法，該算法對(duì)微光圖像降噪效果明顯，又有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。應(yīng)用圖像灰度直方圖的統(tǒng)計(jì)原理對(duì)紅外圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，提出自適應(yīng)分段線性變換算法，該算法增強(qiáng)紅外圖像層次感、實(shí)時(shí)性好、易于在硬件上實(shí)現(xiàn)。
　　 研究了圖像

3、融合算法和圖像配準(zhǔn)技術(shù)，提出可以提升融合系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的開窗融合技術(shù)方法，該技術(shù)在一定程度上解決了融合質(zhì)量和融合速度的矛盾。論文結(jié)合二維傅里葉變換的性質(zhì)在頻域空間驗(yàn)證了開窗融合技術(shù)的可行性，文中還把不同視場(chǎng)的多源圖像融合作為開窗融合的一個(gè)特例進(jìn)行了詳細(xì)地討論。
　　 本論文還對(duì)YCbCr彩色空間的偽彩色圖像融合技術(shù)進(jìn)行了研究，應(yīng)用彩色空間的色彩變換和色彩傳遞原理，提出了基于YCbCr彩色空間的色彩傳遞融合算法、自適應(yīng)偽彩色融合算法和

4、區(qū)域著色偽彩色融合算法，運(yùn)用這些算法可以很好地把環(huán)境圖像色彩傳遞到灰度融合圖像中。自適偽彩色融合算法采用數(shù)據(jù)查表方法，減少運(yùn)算量，節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到了保障，本論文融合系統(tǒng)的偽彩色融合就是采用這種算法。區(qū)域著色偽彩色融合算法可以把夜視灰度圖像很好地還原成自然彩色圖像，由于算法過于復(fù)雜而影響了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，有待改進(jìn)。
　　 通過上述相關(guān)理論的研究，本文最終研制出微光與紅外圖像實(shí)時(shí)融合系統(tǒng)。精確設(shè)計(jì)的具有光軸調(diào)節(jié)

5、裝置的雙通道平行光軸光學(xué)系統(tǒng)保證了系統(tǒng)成像質(zhì)量；以FPGA為核心的圖像預(yù)處理電路，可以實(shí)現(xiàn)視頻采集、圖像增強(qiáng)等應(yīng)用功能；以DSP為核心的融合電路，具有視頻合成、鍵盤控制和串口通信等基本功能模塊。采用VHDL語言設(shè)計(jì)、運(yùn)行于FPGA上的實(shí)時(shí)圖像預(yù)處理程序，提升了源圖像質(zhì)量；采用C語言開發(fā)、運(yùn)行于DSP上的圖像直方圖統(tǒng)計(jì)、圖像灰度融合、圖像偽彩色融合等應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了雙通道夜視圖像實(shí)時(shí)融合功能。采用DSP/BIOS的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)