[发明专利]一种用于隐匿武器检测的实时图像融合系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电仪器技术，具体是一种用于隐匿武器检测的实时图像融合系统及方法。

背景技术

图像融合是指综合两个或两个以上的源图像信息，以获取对同一场景的更为精确、全面和可靠的图像描述，充分利用被融合图像中包含的冗余信息和互补信息，使得融合图像更符合人或机器的视觉特性，以利于对图像的进一步分析、目标的检测、识别或跟踪。图像融合在隐匿武器检测、遥感图像、医学诊断以及目标等信息提取等方面已经有了很大的应用。

专利主要针对面向安防应用，其基本原理是采用可见和毫米波图像探测器，对公众场合如候机厅，会议场所等人数众多的地方进行扫描监视，其中毫米波探测器用来探测武器的携带情况，而可见光图像则是对携带武器人的定位。因此本融合系统的任务就是完成同一场景下图像的像素级融合。融合算法是基于项目小组的研究成果，比较了传统融合方式，提出一种基于小波变换的融合算法，该算法兼顾了融合性能和硬件执行速度。

图像数据量大、小波变换融合算法的复杂性以及高速的数据处理要求，使得实时图像融合处理系统的研制开发受到较大的限制。系统采用业界高性能TMS320DM642+FPGA的解决方案，自主设计开发了基于小波变换的图像融合处理系统，并完成系统软件系统的设计和优化。

发明内容

基于公共场合如候机厅，会议场等人数众多的地方需要进行扫描监视等安防问题，本发明提出了相应解决方案，设计了一种利用基于小波变换图像融合技术实现实时隐匿武器检测的系统。

本发明的目的是这样实现的：

该发明采用的DM642+FPGA解决方案，该系统包括探测器图像采集和完成图像融合以及数据输出的DSP+FPGA功能块。

FPGA部分：提供探测器的时序，控制信号以及接收来自探测器的数据输出；对原始图像数据的编排，将原始信号数据格式转成图像数据元阵列，以达到空间位置上的一一对应，并且符合和DSP通讯的数据传输协议；通过USB传输监视原始图像的输出；图像的预处理，含校正，滤波，归一化等，使得图像具有较好的一致性；与DSP数据通讯。

DM642部分：图像融合系统的核心任务是图像融合算法的实时实现，涉及图像融合算法研究、硬件平台系统设计、融合算法的DSP软件开发实现等多方面的内容。为了能够充分合理地利用现有系统资源，充分利用DM642硬件结构的特点，本发明采用汇编与C语言相结合的方法，将算法修改成适合流水并行处理的算法，提高算法的执行效率。

在图像融合过程中，融合规则及融合算子的选择对于融合的质量至关重要。为了获得细节丰富、边界突出的融合效果，这里采用的融合规则及融合算子如下。对于表征图像轮廓部分的低频系数，分别计算两幅带融合图像的低频分解系数的能量值，然后计算能量值的加权系数，接着通过比较加权系数的大小得到一个系数选择矩阵，通过这个矩阵，就可以融合低频部分系数。由于图像的局部区域特征往往不是由一个像素所能表征的，而是由某一局部区域的多个像素来表征和体现的；同时，通常图像中某一局部区域内的各像素间往往有较强的相关性。所以对于表征图像的细节部分的高频系数，仍然使用低频选择矩阵进行融合。即

1.对两幅已经配准的源图像进行CDF97小波分解，设两个图像的小波分解系数分别为D₁(p)和D₂(p)，其中p＝(i，j，k，l)，(i，j)为分解系数的空间位置，k为分解层数，l为子带频段(l＝1、2、3、4)。

2.计算两幅图像小波分解系数的能量值，设两组分解系数的能量值分别为A₁(p)和A₂(p)，采用的窗口大小为3×3，窗口模板系数为：