[實用新型]一種便攜式紅外圖像與低照度圖像融合系統

有效

• 申請號: 201720656396.4
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN207249743U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 石俊生;字崇德;李希才;黃小喬;邰永航;程飛燕;王遠方舟;陳載清;楊歡;鄧智威
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/30;G06T5/00
• 代理公司: 云南派特律師事務所53110
• 代理人: 董建國

技術領域

本發明涉及一種圖像處理系統，特別是涉及一種便攜式紅外圖像和低照度圖像實時融合系統，屬于數字圖像處理技術領域。

背景技術

夜視技術不僅成為軍隊的不可缺少的現代裝備，而且在各行各業有廣泛的應用。近年來，隨著非制冷紅外探測器的國產化和價格下降，民用紅外夜視市場進入快速增長期。

夜視技術包括紅外夜視技術和微光夜視技術兩方面。紅外夜視中的熱成像技術是一種被動紅外夜視技術，通過借助目標自身發射的紅外輻射來實現觀察，它根據目標與背景或目標各部分之間的溫度差或熱輻射差來發現目標。熱成像技術相對其他夜視技術有獨特的優點，如可在霧、雨、雪的天氣下工作，作用距離遠，能識別偽裝和抗干擾等。

微光夜視儀則是利用月光、星光等夜光，通過像增強器的光增強作用，幫助人眼實現夜間觀察的一種夜視器材。主要由望遠光學系統、像增強和高壓供電裝置組成。微光夜視圖像的獲得，可以使人類在亮度極低的天光環境下，依然能夠較為清楚的觀察到目標。隨著CCD（電荷耦合元件）/CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術的發展，低照度傳感器成為新的微光夜視技術的發展方向，低照度傳感器設計的夜視成像產品成本大大降低，將進入各應用領域。

盡管紅外夜視技術和低照度夜視技術各自取得了顯著性地發展，但是依舊存在各自的局限性。利用紅外傳感器拍攝的紅外圖像在全黑的條件下也能夠識別目標，但是層次和立體感較差，缺少細節和對比度，與可見光圖像相比灰度分布方式不一致，不具有直觀性和識別性特征；利用低照度傳感器拍攝的低照度圖像，與人眼已經適應的可見光圖像在灰度分布上保持同一性，但是低照度圖像傳感器僅在天光條件下適用，全黑條件下則失效，且易受到強光影響。

圖像融合是將兩種來自不同時間或同一時間來自不同傳感器所獲取的關于同一場景的圖像進行綜合處理，并生成新的有關此場景解釋的信息處理過程。利用圖像融合技術，能夠將兩種不同來源的圖像進行多級別、多層次、多方面地處理與綜合，提取出更豐富、更精確可靠的關鍵信息。圖像融合技術實現紅外圖像和低照度圖像的融合，能夠彌補各傳感器的局限性，獲得更為可靠的信息，使系統具有信息量大，可全天候觀察等特點。目前的夜視裝置僅能夠提供單色的圖像，利用圖像融合中的偽彩色技術，則能夠還原圖像的彩色信息，更有助于目標識別。

目前，最常見的夜視融合技術是可見光與中、遠紅外波段的融合。從實現的手段上劃分，圖像融合的技術方案有兩種：光學融合方法、全數字融合方法。簡單光學融合依賴于光學結構，融合過程沒有延遲，但融合的畫面不方便調整，且無法實現儲存記錄功能；全數字融合方法將不同的夜視圖像逐個像素地進行融合，能夠更好地適應外界環境的變化，但是實現起來相對更復雜。

發明內容

本發明解決的問題之一是：克服現有簡單光學融合系統中圖像質量較差的問題，基于全數字融合系統方案集成高性能數字圖像處理算法并實現較好的圖像融合效果。

本發明解決的問題之二是：克服現有融合系統中視場、時間同步較難的問題，利用光學同步調焦設計以及圖像信號處理器同步觸發設計方法，滿足視場、時間同步的同步需求，簡化圖像配準算法和圖像融合算法的復雜性。

本發明解決的問題之三是：針對便攜式融合系統中算法復雜度高但要求處理器體積小的矛盾，采用嵌入式多核異構微處理器AM572x作為系統控制中心以及圖像數字化融合算法的運行載體，使系統設計容易實現小型化、便攜化。

本發明為了克服上述不足，提供一種便攜式紅外圖像與低照度圖像純數字化融合系統的實現方案，具體通過如下措施來實現：

一種便攜式紅外圖像與低照度圖像融合系統，包括低照度光學鏡組、紅外光學鏡組、同步調焦裝置、低照度圖像傳感器、紅外圖像傳感器、低照度圖像傳感器驅動模塊、紅外圖像傳感器驅動模塊、圖像傳感器模擬前端、低照度圖像信號處理器、紅外圖像信號處理器、同步信號發生器、主控處理器、圖像同步采集模塊、數字圖像處理模塊、圖像顯示控制模塊、顯示切換按鍵、第一微顯示器、第二微顯示器、第一顯示器放大鏡組、第二顯示器放大鏡組、處理器外圍電路、電源模塊，所述圖像同步采集模塊、數字圖像處理模塊、圖像顯示控制模塊分別為主控處理器的子處理單元。

進一步，所述主控處理器為AM572X型嵌入式多核異構處理器。主控處理器采用德州儀器的Sitara多核異構處理器AM572x作為主處理器并執行圖像采集、圖像處理、圖像顯示等相關程序，其中圖像采集過程主要由多核異構處理器中的ARM核心控制，而圖像算法主要運行在多核異構處理器的DSP核心中。