[發(fā)明專利]一種雙色中波紅外圖像融合方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010118062.4
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101799915A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊風(fēng)暴;藺素珍;郝晉萍;王肖霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/00
• 代理公司: 山西太原科衛(wèi)專利事務(wù)所 14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像融合技術(shù)，具體為一種雙色中波紅外圖像融合方法。

背景技術(shù)

由于大氣窗口中不同波段的透過率及傳輸特性不同、目標(biāo)輻射特性不同， 且各種傳感器的性能具有差異性，不同波段的紅外圖像在描述目標(biāo)或場景信息 時有不同的優(yōu)勢，所以，對多源圖像進(jìn)行融合可以提高最終成像的質(zhì)量，是當(dāng) 前的研究熱點。有代表性的研究包括可見光圖像與紅外圖像融合、長波與中波 圖像的融合、中波與中波圖像的融合，也有一些文獻(xiàn)提及紫外圖像研究的。這 些研究涉及紅外細(xì)分中波段上成像研究的具體技術(shù)內(nèi)容不多。實際上，仔細(xì)分 析紅外大氣窗口可以發(fā)現(xiàn)：紅外中波段(3~5μm)可以進(jìn)一步分為更細(xì)的波段， 如3.4μm~4.1μm和4.5μm~5.3μm，在兩個不同細(xì)分波段上光譜透過率、對應(yīng)的 峰值溫度探測范圍、受太陽輻射的影響不同、加上目標(biāo)的輻射特性和探測器的 響應(yīng)特性不同，所以兩個細(xì)分中波段上的成像特性也不同，研究表明二者具有 較強的互補性。利用這種互補性實現(xiàn)雙色中波紅外成像，可以減少大氣輻射衰 減的影響，獲得更好的成像效果，同時還可以利用目標(biāo)在不同細(xì)分波段的輻射 特性和各個細(xì)分波段的特點分別成像，獲得各自信噪比高的信號，再通過后處 理獲取比沒有細(xì)分的中波段成像效果更好的圖像。因此，研究細(xì)分中波段成像 并通過融合提高中波圖像質(zhì)量對于目標(biāo)識別具有重要意義。

但是，具有代表性的研究中關(guān)于細(xì)分中波紅外成像的研究主要集中在探測 器的研發(fā)、焦平面材料的研發(fā)、利用濾光片進(jìn)行成像試驗、地面目標(biāo)在各細(xì)分 波段成像輻射特性的比較等方面。關(guān)于細(xì)分中波段圖像的融合，個別文獻(xiàn)對其 重要性和可行性進(jìn)行了說明，給出少量融合結(jié)果。但總體來說，對細(xì)分中波紅 外圖像融合的研究較少。而中波段的成像有其特殊性，比如：由于光譜透過率 不同，在前一個細(xì)分波段成像受大氣影響較小，在后一個波段成像受大氣影響 較大；由于受太陽輻射影響不同，在第一個細(xì)分波段的成像中具有太陽的較多 輻射和反射，在第二細(xì)分波段中更多的是自身的輻射和對其它輻射的反射等 等，尤其是不對第一細(xì)分波段的成像中過強的太陽輻射和反射進(jìn)行處理就融合， 就使得用現(xiàn)有的融合方法并不一定能得到理想的融合效果。

紅外成像是由紅外成像儀來完成的。紅外成像儀通常由熱成像鏡頭、紅外 探測器和放大器加上適當(dāng)?shù)男盘柼幚砼c顯示部分組成。有代表性的研究內(nèi)容涉 及紅外材料的研制、紅外設(shè)備的制冷、紅外設(shè)備向更多波段發(fā)展、紅外焦平面 陣列器件的研制和紅外設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的結(jié)合等方面，集成化、長線列、 大面陣、小型化、雙色多光譜、耐高溫和智能化是紅外成像儀的發(fā)展趨勢。不 可否認(rèn)，這些技術(shù)的發(fā)展確實極大地提高了紅外圖像的質(zhì)量，但是一個不容忽 視的事實是：通常由于各種原因多色成像儀輸出的視頻圖像還不能直接用于識 別與決策，還需要進(jìn)行圖像融合得到高質(zhì)量的圖像才更有實用價值。其過程如 下：首先把多色圖像分別輸入PC機中、再在軟件系統(tǒng)平臺上通過編程運行相 關(guān)算法才能完成圖像融合。目前細(xì)分中波圖像的融合用的也是同樣的過程。這 樣一方面，在實際使用中成像儀和PC機通常是分離分體的，有時甚至距離很 遠(yuǎn)，圖像處理的實時性難以保證；另一方面，成像儀需要對初步預(yù)處理后的圖 像進(jìn)行視頻編碼才能輸出視頻圖像，輸入計算機后又需要視頻解碼才能進(jìn)行圖 像融合，使融合過程繁瑣，但這種重復(fù)工作對于融合結(jié)果本身意義并不大。

綜合考慮以上兩方面情況可以看出，需要有一種方法來既專門用于紅外中 波細(xì)分波段上高質(zhì)量的圖像融合，又能直接在雙色中波成像儀中實現(xiàn)，使得成 像儀可以直接輸出融合后的中波圖像，這樣才能提高雙色中波紅外成像的實時 性、實用性，保證方便快捷地完成中波圖像的采集與融合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決現(xiàn)有的雙色中波紅外圖像融合方法因第一個細(xì)分波段的成像 受太陽輻射影響嚴(yán)重，因而融合效果不甚理想的問題，以及不能直接在雙色中 波成像儀中實現(xiàn)的問題，提供一種雙色中波紅外圖像融合方法，該融合方法可 去除因較多太陽輻射和反射在第一個細(xì)分波段的成像中造成的影響，而提高融 合后的圖像效果；同時，該融合方法簡單，可容易地在FPGA、DSP等模塊中實 現(xiàn)，使實現(xiàn)該方法所基于的硬件簡化、可容易地嵌入雙色中波成像儀中。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種雙色中波紅外圖像融合方法，在 紅外中波分為第一細(xì)分波段和第二細(xì)分波段的基礎(chǔ)上，按如下步驟進(jìn)行：

第一步、對第一細(xì)分波段圖像分割，以選擇面積大的飽和區(qū)：