多波段彩色夜视对比度增强技术

摘要

彩色夜视技术能改善夜视图像的成像质量，有利于人眼对场景的视觉感知和目标的识别，是当前国内外军事研究的关键技术之一，针对目前彩色夜视领域融合图像细节不清晰、对比度不明显问题，本文研究夜视微光和红外图像融合及色彩传递理论，提出了两种多波段彩色夜视图像融合对比度增强算法。
　　论文首先介绍了几种常用的色彩空间及色彩传递的相关理论，基于上述理论深入研究NRL、Toet、基于YUV空间色彩传递等彩色夜视领域应用比较广泛的几种彩色夜视融合方法，针对这些方法融合的图像色彩不自然、细节信息不丰富以及色彩传递后彩色夜视图像中热目标与背景间对比度被弱化问题，本文提出一种基于融合与色彩传递相结合夜视图像对比度增强算法，仿真结果表明，该算法能得到边缘细节清晰、色彩自然、目标与背景间对比度增强的彩色夜视融合图像。
　　其次，夜视图像彩色化的最终目的是获得易于人眼分辨的自然彩色图像。本文基于人的视觉特性出发，研究基于人眼视觉感知的HSI色彩空间，提出一种夜视微光与红外图像颜色对比度增强融合算法，该算法得到的彩色夜视图像纹理清晰、色彩自然，易于人眼分辨，同时针对不同的场景热目标与背景的对比度得到明显加强。
　　最后，在上述研究和仿真结果的基础上，本文搭建了多波段可见光和红外双通道视频图像融合和基于YUV空间色彩传递系统。软件融合系统分别对白天和夜晚场景进行实时融合，得到的彩色融合图像热目标突出且易于人眼分辨。硬件系统分别对室内和室外实时融合实验也得到对比度明显增强的彩色融合图像。这些工作的取得为融合系统的功能集成化和小型化具有重要的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究内容和论文安排

2 夜视图像彩色融合方法

2．1 引言

2．2 色彩传递理论

2．2．1 色彩空间

2．2．2 色彩传递算法

2．3 基于彩色空间映射的色彩传递算法

2．3．1 NRL法

2．3．2 Toet法

2．3．3 基于YUV空间映射彩色融合方法

2．4 小结

3 基于融合与色彩传递夜视图像对比度增强算法

3．1 引言

3．2 基于非负矩阵分解的夜视微光和红外图像融合算法

3．2．1 图像融合

3．2．2 非负矩阵分解理论

3．2．3 基于非负矩阵分解的夜视微光和红外图像融合

3．3 基于融合与色彩传递的夜视图像对比度增强算法

3．3．1 算法原理

3．3．2 算法流程

3．3．3 仿真结果与分析

3．4 小结

4 一种颜色对比度增强的微光与红外图像融合算法

4．1 引言

4．2 算法原理

4．3 算法步骤

4．4 基于HSI空间夜视图像颜色对比度增强算法

4．4．1 图像预处理

4．4．2 红外目标分割

4．4．3 HSI空间线性融合

4．4．4 色彩传递和颜色对比度增强

4．5 融合结果分析

4．6 小结

5 基于双通道夜视视频图像融合和色彩传递实时系统

5．1 图像融合光学系统

5．1．1 异光轴系统

5．1．2 同光轴系统

5．2 软件融合系统的实现

5．2．1 图像融合系统软件融合结构

5．2．2 软件融合系统实时融合效果

5．3 硬件融合系统

5．3．1 硬件结构

5．3．2 算法的优化

5．3．3 融合结果显示

5．4 小结

6 论文总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

附录A：NMF迭代公式的推导

攻读硕士学位期间发表的论文情况