红外热图像拼接技术的研究与应用

摘要

红外图像反映了物体之间的温度差异分布，所以红外监测技术具有远距离不接触和不受恶劣环境影响的特点，在军事目标探测与预警、电力设备在线监测和工业检测等范围都得到了较为广泛的应用。但红外热像仪大多数成像范围窄且分辨率不高，一张图像往往很难显示较大目标物体的全部样貌，给后续的图像分析和被测目标的温度趋势判断带来了不便，而图像拼接技术为其提供了一个较为合适的解决方案。
　　论文首先对红外热像的拼接技术进行了研究，着重研究了红外热像的特征点提取与图像配准，在此基础上提出了相应的改进算法。并设计了与之配套的红外热像采集与拼接系统，通过实验验证了其实用性与可靠性。
　　在图像预处理的研究中，论文首先分析了红外成像原理，对红外图像的去噪和增强技术进行了研究，并在此基础上对红外图像进行仿真实验与结果分析。
　　在图像配准的研究中，论文首先对三大配准方式进行了介绍与仿真说明，研究确定了在论文中使用基于特征的图像配准方案;在特征点的提取中，对经典的角点提取算法和局部不变特征提取算法进行了深入的研究，进行了编程实验仿真与结果分析，并提出了一种改进的多尺度空间的特征点提取方式，通过编程实验验证了其可行性;在图像的特征匹配中，对待匹配图像之间的粗匹配和结合改进的RANSAC算法的特征点的提纯方法进行研究，并用编程实验验证了其可行性。
　　在图像融合的研究中，论文对基本的融合方式进行了介绍，来完成图像拼接的最后一步，并进行编程实验生成两幅图的拼接图。
　　在软件系统的设计中，论文根据之前对算法的研究成果，设计了一套基于红外热像仪的热像采集与拼接系统。该系统不仅能完成热像仪的控制、实时视频的点温度检测和热像的采集，还能够选择相应的算法对热像仪采集的图像进行处理与拼接，给后续图像的分析工作带来了方便，具有一定的价值和意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 红外热成像技术的发展和应用

1．2．1 红外热像仪的发展

1．2．2 红外技术的应用和局限性

1．2．3 红外图像拼接的应用

1．3 图像拼接技术的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 红外图像拼接中关键技术的研究

2．1 红外图像拼接的基本流程

2．2 红外图像的采集和预处理

2．2．1 红外成像基本原理

2．2．2 红外图像去噪

2．2．3 红外图像增强

2．3 红外图像配准

2．3．1 图像的空间几何变换

2．3．2 基于灰度的图像配准

2．3．3 基于变换域的图像配准

2．3．4 基于特征的图像配准

2．4 本章小结

3 红外图像特征点提取的研究

3．1 红外图像的角点检测

3．1．1 Harris检测算子

3．1．2 SUSAN检测算子

3．1．3 FAST检测算子

3．1．4 实验结果与分析

3．2 基于SIFT算法的图像局部不变特征的提取

3．2．1 建立高斯差分尺度空间

3．2．2 极值点的检测与定位

3．2．3 关键点主方向的确定及描述符的生成

3．2．4 实验结果与分析

3．3 一种改进的特征点提取与描述方法

3．3．1 建立尺度空间

3．3．2 检测特征点

3．3．3 生成特征点描述子

3．3．4 实验结果与分析

3．4 本章小结

4 红外图像的匹配与融合

4．1 红外图像的匹配

4．1．1 特征点的粗匹配

4．1．2 特征点的精匹配

4．1．3 红外图像匹配实验

4．2 红外图像融合

4．2．1 红外图像的变换与插值

4．2．2 红外图像重合区域的计算

4．2．3 红外图像融合与拼接实验

4．3 本章小结

5 红外热图像采集与拼接实验系统的设计

5．1 系统的总体概述

5．1．1 系统的硬件组成

5．1．2 系统的软件总体设计

5．1．3 软件开发的环境和工具选择

5．2 软件的主界面介绍

5．3 红外热像的监控与采集子模块的实现

5．3．1 热像仪的连接与控制

5．3．2 云台的控制

5．3．3 测温功能的实现

5．3．4 红外热像的采集

5．4 红外图像拼接子模块的实现

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献