[发明专利]基于红外与微光图像融合技术的彩色夜视系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种彩色夜视系统，特别是运用了将红外、微光两种夜视图像融合成像的技术。

背景技术

目前，主要的夜视设备有两种：红外热像仪、微光夜视仪。但是，第一种红外图像轮廓模糊、分辨率低、层次感差，成像不符合人眼视觉特性，不利于人眼观察。另一种微光夜视仪，容易受光照、天气等环境条件影响，在雨、烟、雾等恶劣条件下，图像细节损失严重。

发明内容

发明的目的：提供一种不受天气、光照、烟雾影响，分辨率高，实时性好，细节丰富，符合人眼视觉特性，易于人员读识别、理解的彩色夜视系统。

本发明的技术：使用图像金字塔方法，对同一场景、同一视角下的红外、微光两路夜视图像进行融合。再利用色彩传递快速算法，将白天自然场景下的色调传递给融合后的夜视图像。

本发明的效果：实现了微光和红外热成像的实时彩色融合，得到更为符合人眼视觉特点的彩色图像，有助于丰富图像信息。使用该系统，在夜晚、雾霾、雨雪等可见度很低的天气下，可以自然、直观地识别目标物体及其相对的背景位置信息。

附图说明

附图是发明结构示意图。

具体实施方式

本发明的实现主要分四个模块：图像预处理、图像融合、色彩传递、图像输出。

模块一，图像预处理。该部分主要包括以下三个方面：图像获得、图像配准、图像增强。为了对景物微光图像和红外图像进行高质量的融合，必须先按照这两种成像机理和特点，获得同一场景、同一视角的原始图像。图像配准，需要微光、红外两路图像不仅要帧同步，还要同步精度到像素级，保证像素对齐。图像增强则对于图像融合奠定了较好的基础，为图像融合质量提供了保障。

模块二，图像融合。本发明使用的图像融合算法是图像金字塔方法，其原理是：将参与融合的两幅图像分别分解为多尺度的金字塔图像序列，将低分辨率的图像在上层，高分辨率的图像在下层，上层图像的大小为前一次图像大小的1/4。层数为0,1,2……N。将所有图像的金字塔在相应层上以一定规则融合，就可得到合成金字塔，再将该合成金字塔按照金字塔生成的逆过程进行重构，得到融合金字塔，由融合金字塔恢复出融合后的图像。由于金字塔的分解算法、每层的融合算法不一样，可以衍生出多种金字塔融合算法，常见的有高斯金字塔、拉普拉斯金字塔、小波金字塔等。

模块三，色彩传递。共有四个步骤：第一步，将微光、红外两路图像进行线性组合后映射到颜色空间，得到伪彩色图像。第二步，计算伪彩色图像颜色空间各通道的均值、标准差，再将类似场景白天自然光下的一幅图像作为参考图像，计算参考图像的均值、标准差；将伪彩色图像各通道的像素值减去自身均值，根据参考图像、伪彩色图像的标准差比进行缩放，再加上参考图像的均值；以此，进行色彩增强，完成白天自然光下图像到夜视图像的色彩传递。第三步，根据红外、微光二维灰度信息，与彩色融合图像建立一一对应的二维彩色查找表。第四步，根据查找表，快速、实时地输出彩色夜视图像。以上四个步骤中，前三个步骤都可以在实际使用之前的调试过程中完成，不影响实际使用，这样就保证了实际使用过程中彩色夜视图像的高实时性。

模块四，图像输出。按照实际工程要求，将融合好的彩色夜视图像实时传输到显示器上。