紅外與可見光圖像融合及評價技術(shù)研究.pdf

1、紅外與可見光圖像融合技術(shù)能夠增強場景理解，有利于提高目標探測能力。它在軍事、安全、搜救等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對紅外與可見光圖像融合技術(shù)開展研究工作，特別對基于人眼視覺的彩色融合算法和彩色融合圖像客觀評價方法進行了探討和研究。
　　 針對目前無法對紅外與可見光圖像融合系統(tǒng)目標探測概率進行定量評估的問題，提出一種紅外與可見光圖像融合系統(tǒng)（灰度）目標探測概率的定量計算方法。該方法基于五個因素:目標與背景的光譜對比度;紅外與可

2、見光探測器的特性;環(huán)境照度條件;融合圖像質(zhì)量;目標大小與距離。利用我們研制的系統(tǒng)，該方法應(yīng)用在兩個實際的探測任務(wù)中，并且設(shè)計了主觀驗證實驗，主觀實驗結(jié)果與計算結(jié)果具有較高的一致性。實驗結(jié)果表明該方法較為全面地考慮了影響圖像融合系統(tǒng)目標探測概率的各個因素，它能夠有效計算圖像融合系統(tǒng)的目標探測概率。
　　 針對現(xiàn)有彩色融合算法存在的目標不夠突出、對比度較差的問題，研究增強目標及視覺對比度的彩色融合算法。首先設(shè)計一種基于二次聚類的目標

3、提取算法，把目標從圖像中提取出來。然后提出一種基于Retinex理論和人眼視覺系統(tǒng)模型的對比度增強算法，該方法在Retinex結(jié)構(gòu)下，設(shè)計基于對比度敏感函數(shù)(CSF)的增益函數(shù)，在YUV空間下對背景部分的Y通道進行全局和局部對比度增強。對于目標部分，在YUV空間下賦予其顯著的色彩，達到目標增強的目的。實驗結(jié)果表明，該算法得到的彩色融合圖像在保持自然色彩的基礎(chǔ)上，具有很好的全局對比度和局部對比度，更有利于人眼對場景的觀察和理解;圖像中的目

4、標非常突出，并可以根據(jù)場景自由選擇目標顏色，更加靈活機動。
　　 針對目前缺少符合主觀感受的彩色融合圖像客觀評價方法的問題，從彩色融合圖像目標探測性和圖像場景信息兩個方面來研究彩色融合圖像客觀評價方法:
　　 首先，提出一種基于人眼視覺系統(tǒng)的彩色融合圖像目標探測性客觀評價方法，用來客觀評價彩色融合圖像中的目標探測性。它在CIELAB色彩空間下設(shè)計，建立在四個和色彩有關(guān)的因素上:目標自身的亮度;目標-背景區(qū)域視覺亮度差;目

5、標-背景區(qū)域色調(diào)差;目標-背景區(qū)域色度差。其中，視覺亮度差被看作對目標探測性影響最大的因素，它根據(jù)人眼視覺系統(tǒng)理論中的韋伯定律來設(shè)計。實驗結(jié)果表明，我們提出的目標探測性客觀評價方法與人眼視覺感受吻合，利用它可以有效地評價彩色融合圖像的目標探測性。
　　 然后，為了更加全面的客觀評價彩色融合圖像整體的場景信息質(zhì)量，提出一種符合人眼視覺感知的基于場景理解的彩色融合圖像客觀評價方法。它包含四個評價指標:圖像清晰度指標(ISM)、圖像對

6、比度指標(ICM)、圖像色彩彩色性指標(CCM)和圖像色彩自然性指標(CNM)。ISM基于圖像梯度信息來設(shè)計;ICM基于灰度直方圖和彩色直方圖特性設(shè)計;CCM基于色彩飽和度和多樣性特性來設(shè)計;CNM通過計算融合圖像與自然圖像間色彩分布的相似性來設(shè)計。所有的色彩特性都在CIELAB空間中計算。我們還設(shè)計了基于這四種指標的圖表方法，該方法可以更直觀的幫助評價彩色融合圖像的質(zhì)量。實驗結(jié)果表明我們提出的評價方法與主觀感受結(jié)果吻合，證明這種評價方