雙色中波紅外圖像差異特征分析及融合方法研究.pdf

1、紅外中波細(xì)分是多色化探測(cè)的重要組成部分，其成像在軍事和民用領(lǐng)域都具有重要應(yīng)用價(jià)值。探測(cè)中利用雙色中波成像儀雖然能夠采集到高質(zhì)量且各具優(yōu)勢(shì)的兩個(gè)細(xì)分波段圖像，但是還需融合處理才能最終獲取到更豐富、精確和可靠的目標(biāo)信息。目前雙色中波紅外圖像融合一般僅根據(jù)先驗(yàn)估計(jì)進(jìn)行研究，由于未結(jié)合成像差異特性的深入分析，常常會(huì)造成無(wú)法針對(duì)性地選擇和研究融合算法，從而嚴(yán)重制約了融合效果和效率的提升。針對(duì)該問(wèn)題，本文從雙色中波紅外圖像差異特征形成機(jī)理入手來(lái)研究

2、其圖像融合方法。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下三部分：
　　1、建立了兩個(gè)細(xì)分中波段成像的差異特性形成模型。圖像融合的目的是綜合原圖像的差異信息。而原圖像的差異信息是在成像過(guò)程中形成的，是影響成像的各種因素的綜合反映。一旦成像特性差異發(fā)生變化，通常圖像的差異特征也隨之改變，對(duì)融合方法的需求相應(yīng)地也會(huì)發(fā)生變化。本文通過(guò)深入分析兩個(gè)細(xì)分中波段的目標(biāo)輻射特性、輻射傳輸特性、環(huán)境影響特性、探測(cè)器響應(yīng)特性等成像因素來(lái)研究成像差異特性

3、的形成機(jī)理。建立了紅外點(diǎn)目標(biāo)、面目標(biāo)和大目標(biāo)的成像演化模型；通過(guò)對(duì)模型仿真驗(yàn)證，揭示了兩個(gè)細(xì)分中波段成像在灰度值和目標(biāo)背景對(duì)比度方面的差異規(guī)律，為圖像差異特征提取和融合規(guī)則制定提供了指導(dǎo)。
　　2、深入分析了兩個(gè)細(xì)分中波段圖像的差異特征。融合算法只有滿足圖像間差異特征的融合需求，才能形成一幅數(shù)據(jù)質(zhì)量更高、更適合人眼視覺(jué)觀察的圖像，因而，差異特征的提取和表征對(duì)圖像融合研究具有決定性作用。本文分析了成像特性差異與圖像特征差異的映射關(guān)系

4、，以此為指導(dǎo)提取了兩個(gè)細(xì)分中波段圖像的視覺(jué)特征、統(tǒng)計(jì)特征、變換域特征和代數(shù)特征，并且利用局部線性嵌入法、雷達(dá)圖法、主分量分析法和分形維特征提取法等對(duì)差異特征進(jìn)行了降維綜合，得到了兩個(gè)細(xì)分中波段圖像的綜合差異特征，據(jù)此確定了不同條件下成像的不同融合技術(shù)需求，為圖像融合研究奠定了基礎(chǔ)。
　　3、提出了針對(duì)不同成像條件的雙色中波紅外圖像融合方法，均得到了能綜合兩個(gè)細(xì)分中波段原圖像信息、并且更適合人眼視覺(jué)觀察的融合圖像。具體如下：

5、　?。?）通過(guò)建立兩個(gè)細(xì)分中波段圖像差異特征和融合策略之間的映射關(guān)系，為融合方法研究奠定基礎(chǔ)。以所建立的映射關(guān)系為指導(dǎo)，在灰度圖像融合中，針對(duì)陽(yáng)光照射條件下的成像，提出了分割支持度變換融合方法；針對(duì)非陽(yáng)光照射條件下的成像，提出了雙樹復(fù)小波與可能性映射相結(jié)合的融合方法。實(shí)驗(yàn)證明這兩種方法的融合結(jié)果不僅圖像細(xì)節(jié)更清楚、信息更豐富，而且運(yùn)行速度都較快，有助于后續(xù)的融合自動(dòng)化和工程化研究。在此基礎(chǔ)上提出了基于閾上隨機(jī)共振的雙色中波紅外弱信號(hào)圖像

6、融合方法，解決了強(qiáng)噪聲情況下雙色中波紅外探測(cè)圖像的融合問(wèn)題。
　?。?）為了使融合圖像更符合人的視覺(jué)特性，在灰度融合研究的基礎(chǔ)上，采用偽彩色技術(shù)和顏色遷移技術(shù)對(duì)雙色中波紅外圖像進(jìn)行了彩色融合。在偽彩色融合研究中提出了“局部融合與全局融合相結(jié)合，先灰度融合、再彩色融合”的融合思路，并將aC YC顏色空間映射與支持度變換灰度融合相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了偽彩色融合。在顏色遷移融合中，提出了在YUV顏色空間利用MWIR1和MWIR2-MWIR1圖像的