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《南京理工大学》 2013年
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红外与可见光的图像融合系统及应用研究

张宝辉  
【摘要】:红外与可见光图像融合技术能够提取不同波段图像的特征,增强人们在探测或者检测领域对图像的认知和理解能力。因此,在军用和民用领域该技术都受到了广泛关注。本文以研制红外与可见光的图像融合系统为核心,对红外与可见光成像原理,图像融合算法,融合系统设计以及融合系统应用展开了相关研究。 首先,研究了融合系统前端探测器成像理论,针对原有的320×240非制冷红外探测器分辨率较低的问题,重新以UL03041型非制冷探测器为成像原件,设计了具有384×288非制冷探测器驱动电路。在FPGA中设计了具有自动增益的红外增强算法,解决了红外图像非均匀校正后对比度低的问题。在此基础上完成系统软硬件调试,为之后的融合系统提供良好的红外成像平台。 其次,针对常见的图像融合算法,融合后信息量过大,影响人眼对目标或者背景观察的缺点,提出了一种新的红外与可见光图像融合算法。算法的核心思想是利用人眼视野的特征,以高分辨率的可见光图像信息为背景,以红外图像的热敏感信息为目标,用改进的形态学滤波对红外图像进行预处理,除去红外图像中的冗余信息,将剩余的红外目标轮廓信息与可见光图像进行融合,并且利用人眼对红色与绿色目标较为敏感的特性进行彩色融合。实验表明,本文算法有效可行,相对于常见的小波以及金字塔算法具有较少的运行时间,在增强目标的同时兼顾图像背景等细节信息。 然后,研制了具有红外、微光与可见光CCD的多源图像融合系统。采用平行光轴的双目成像原理设计了系统成像前端,计算了不同视场图像的成像视差和仿射变换需要的参数,采用双线性内插算法缩减了不同图像的差异,通过硬件查找表实现快速图像实时配准。系统通过光纤连接成像前端与后端操控显示部分,实现远距离图像融合控制。系统设计两种工作模式:白天红外与可见光CCD图像融合;夜晚红外与微光图像融合。并利用实验验证了系统的实用性。 最后,针对融合系统在实际中的应用,以典型目标飞行弹丸为例,研究了可见光CCD与红外对弹丸的探测距离,针对目标在飞行过程中的表面温度变化,建立融合系统对目标的探测距离计算模型。结合弹丸的弹道学理论,分别给出融合系统在不同应用需求时,探测飞行弹丸的最佳理论位置。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
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