基于多傳感器圖像融合系統(tǒng)的配準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)現(xiàn)有的多傳感器圖像融合系統(tǒng)普遍存在的配準(zhǔn)精度較低、融合圖像清晰度較差的問(wèn)題，本文開(kāi)展了基于多傳感器圖像融合系統(tǒng)的配準(zhǔn)技術(shù)研究。通過(guò)構(gòu)建符合人眼感知的多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，進(jìn)而提出了穩(wěn)定性好、失配率低的多傳感器圖像配準(zhǔn)算法，并將其應(yīng)用于短波紅外、中波紅外與激光測(cè)距融合的信息感知系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)融合圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升融合圖像清晰度。
　　針對(duì)目前缺少符合主觀感受的多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評(píng)價(jià)方法的問(wèn)題，從圖像邊緣清晰度、目

2、標(biāo)顯著性和色彩一致性三個(gè)方面進(jìn)行多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評(píng)價(jià)方法的研究。通過(guò)引入韋伯定律，設(shè)計(jì)了一種人眼視覺(jué)感知強(qiáng)度模型，計(jì)算融合圖像的人眼感知強(qiáng)度圖，并結(jié)合Peli高頻帶對(duì)比度模型，提出了一種圖像配準(zhǔn)的邊緣清晰度指標(biāo);通過(guò)引入基于頻率協(xié)調(diào)的顯著區(qū)域檢測(cè)模型，結(jié)合區(qū)域自動(dòng)分割算法，提出了一種圖像配準(zhǔn)的目標(biāo)顯著性指標(biāo);通過(guò)計(jì)算融合圖像與參考彩色圖像之間的色差關(guān)系，提出了一種圖像配準(zhǔn)的色彩一致性指標(biāo);最終得到了一種多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。

3、實(shí)驗(yàn)證明提出的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則與人眼主觀感受具有最好的一致性，適合作為多波段夜視圖像的客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　針對(duì)現(xiàn)有多傳感器圖像配準(zhǔn)算法存在配準(zhǔn)精度不高，配準(zhǔn)后融合圖像清晰度較差的問(wèn)題，將圖像配準(zhǔn)過(guò)程和圖像融合過(guò)程結(jié)合考慮，提出了一種多波段紅外圖像聯(lián)合配準(zhǔn)和融合方法。該方法定義了初始配準(zhǔn)參數(shù)，構(gòu)建了初始仿射變換矩陣，對(duì)短波紅外圖像進(jìn)行配準(zhǔn);之后采用了基于Laplace金字塔的融合算法將配準(zhǔn)后的短波紅外圖像與中波紅外圖像進(jìn)行融合，構(gòu)建了由感興

4、趣區(qū)域和邊緣清晰度兩個(gè)特征組合而成的融合質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)對(duì)融合圖像進(jìn)行客觀評(píng)價(jià);最后，通過(guò)模擬退火法找到了評(píng)價(jià)函數(shù)的全局最優(yōu)解。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)論證，證明了該方法的有效性和穩(wěn)定性。
　　為了提升配準(zhǔn)算法的運(yùn)算速率，需要對(duì)多傳感器圖像進(jìn)行前端光學(xué)校正。針對(duì)目前多傳感器圖像融合系統(tǒng)缺少完整的前端光學(xué)測(cè)試方法和測(cè)試系統(tǒng)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種多傳感器圖像融合前端光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，解決了前端探測(cè)器視場(chǎng)大小不一致、探測(cè)器之間光軸夾角過(guò)大的問(wèn)題。通過(guò)測(cè)量不

5、同探測(cè)器的視場(chǎng)大小，可以校正得出多傳感器圖像間的縮放關(guān)系，通過(guò)測(cè)量多傳感器圖像間的光軸平行度，可以校正得出多傳感器圖像間的平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量多傳感器圖像分辨率及融合圖像分辨率，可以實(shí)現(xiàn)配準(zhǔn)精度的初步估計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)融合系統(tǒng)的粗配準(zhǔn)。
　　為了增加系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升配準(zhǔn)精度和融合圖像質(zhì)量，結(jié)合上述三項(xiàng)研究?jī)?nèi)容，最終設(shè)計(jì)和研制了短波紅外、中波紅外與激光測(cè)距融合的信息感知系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)具有圖像配準(zhǔn)、圖像融合、圖像拼接、目標(biāo)距離探測(cè)、目