微光與紅外圖像實時融合關鍵技術研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，能否更快、更早、更準確地發(fā)現(xiàn)對方目標，是決定戰(zhàn)爭勝敗的重要因素。多光譜圖像融合技術通過多傳感器的協(xié)同工作來捕捉更多信息，最大限度地獲取目標場景的各種特征指標。在隱藏和偽裝的戰(zhàn)爭場景中，微光與紅外融合系統(tǒng)可以更快更精確地探測目標，在軍事領域有著廣闊的應用前景，因此，研制紅外與微光圖像實時融合系統(tǒng)對我國國防事業(yè)的進步和發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。本論文圍繞紅外與微光圖像的實時融合，開展了紅外與微光圖像融合理論、前端探測系統(tǒng)光機結構設

2、計、融合成像的實時信號處理等研究。
　　 圖像預處理是開展圖像融合的先決條件，論文對微光圖像和紅外圖像的成像原理和圖像特征進行了分析研究，采用遞歸降噪、小波變換等理論對微光圖像進行降噪處理，提出自適應時域遞歸降噪算法，該算法對微光圖像降噪效果明顯，又有較強的實時性。應用圖像灰度直方圖的統(tǒng)計原理對紅外圖像進行對比度增強處理，提出自適應分段線性變換算法，該算法增強紅外圖像層次感、實時性好、易于在硬件上實現(xiàn)。
　　 研究了圖像

3、融合算法和圖像配準技術，提出可以提升融合系統(tǒng)實時性的開窗融合技術方法，該技術在一定程度上解決了融合質量和融合速度的矛盾。論文結合二維傅里葉變換的性質在頻域空間驗證了開窗融合技術的可行性，文中還把不同視場的多源圖像融合作為開窗融合的一個特例進行了詳細地討論。
　　 本論文還對YCbCr彩色空間的偽彩色圖像融合技術進行了研究，應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、自適應偽彩色融合算法和

4、區(qū)域著色偽彩色融合算法，運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，減少運算量，節(jié)省了系統(tǒng)運行時間，使系統(tǒng)的實時性得到了保障，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，由于算法過于復雜而影響了系統(tǒng)的實時性能，有待改進。
　　 通過上述相關理論的研究，本文最終研制出微光與紅外圖像實時融合系統(tǒng)。精確設計的具有光軸調節(jié)

5、裝置的雙通道平行光軸光學系統(tǒng)保證了系統(tǒng)成像質量；以FPGA為核心的圖像預處理電路，可以實現(xiàn)視頻采集、圖像增強等應用功能；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語言設計、運行于FPGA上的實時圖像預處理程序，提升了源圖像質量；采用C語言開發(fā)、運行于DSP上的圖像直方圖統(tǒng)計、圖像灰度融合、圖像偽彩色融合等應用程序，實現(xiàn)了雙通道夜視圖像實時融合功能。采用DSP/BIOS的實時操作系統(tǒng)優(yōu)化軟件設計