單通道雙譜微光彩色夜視技術(shù)研究.pdf

1、彩色夜視技術(shù)利用不同光譜波段成像的差異性，獲得自然場(chǎng)景的假彩色圖像，能有效改善夜視系統(tǒng)的輸出圖像質(zhì)量，從而顯著提高系統(tǒng)的目標(biāo)發(fā)現(xiàn)與識(shí)別概率，是當(dāng)前國內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文在分析總結(jié)微光與可見光、微光與紅外、微光與紫外、微光與激光助視以及雙譜微光等雙通道假彩色夜視技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出一種基于幀間補(bǔ)償?shù)膯瓮ǖ离p譜假彩色微光成像技術(shù)方案，使原本雙通道彩色夜視技術(shù)中兩個(gè)通道的作用只要單一通道加上前置光柵分譜濾光片便可以完成。本文

2、的研究?jī)?nèi)容主要包括最佳匹配濾光技術(shù)、單通道雙譜微光條紋圖像拆分與補(bǔ)償技術(shù)、單通道雙譜微光圖像融合與色空間映射技術(shù)以及單通道雙譜假彩色微光夜視試驗(yàn)裝置的建立與試驗(yàn)研究?；趲g補(bǔ)償?shù)膯瓮ǖ离p譜微光假彩色夜視技術(shù)是對(duì)雙通道假彩色夜視理論與技術(shù)研究的進(jìn)一步深化，是解決用單通道實(shí)現(xiàn)彩色微光成像問題的一種新的技術(shù)手段，單通道雙譜微光假彩色夜視技術(shù)將在軍事、航天、公安、氣象等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 在最佳匹配濾光技術(shù)方面，本文根據(jù)夜間自然

3、輻射、目標(biāo)和背景自身的輻射、反射的光譜特性，以及微光CCD攝像機(jī)光電陰極的光譜響應(yīng)研究，探索最佳光譜分割點(diǎn)，設(shè)計(jì)光柵分譜濾光片。將光柵分譜濾光片置于像增強(qiáng)器光電陰極面前，對(duì)該單通道微光成像系統(tǒng)輸出信號(hào)圖像采集從而獲得“短”波信息和“長”波信息交替的單通道雙譜條紋微光圖像。 在單通道雙譜微光圖像拆分與補(bǔ)償技術(shù)方面，本文研究景物實(shí)際成像后得到的初始“長”、“短”波間隔交替的條紋微光圖像的譜分離與補(bǔ)償重建技術(shù)。針對(duì)拆分后的雙譜圖像的補(bǔ)

4、償問題，設(shè)計(jì)了基于水平線的消噪補(bǔ)償方法、基于灰度空間相關(guān)性的塊分類補(bǔ)償方法以及幀間補(bǔ)償方法。對(duì)單通道雙譜微光條紋圖像拆分與補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，上述方法在單通道雙譜假彩色微光系統(tǒng)中發(fā)揮了有效作用，達(dá)到了單通道雙譜微光圖像拆分及補(bǔ)償?shù)哪康摹?在單通道雙譜微光圖像融合技術(shù)方面，本文在分析研究經(jīng)單通道成像和拆分補(bǔ)償?shù)玫降奈⒐狻伴L”波圖像和微光“短”波圖像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了適合于單通道雙譜微光圖像的融合方法：基于灰度空

5、間相關(guān)性的融合方法以及小波分層融合方法。提出并研究了基于灰度空間相關(guān)性的融合圖像效果評(píng)價(jià)方法，對(duì)融合圖像進(jìn)行了像質(zhì)評(píng)價(jià)。將基于灰度空間相關(guān)性的融合方法、小波分層融合方法與原有的灰度調(diào)制法、譜域融合法以及特有成分融合法的融合結(jié)果進(jìn)行了比較，該兩種融合算法除了滿足實(shí)時(shí)性的要求外，具有優(yōu)于以往應(yīng)用算法的評(píng)價(jià)結(jié)果，基于灰度空間相關(guān)性的改善度指標(biāo)和經(jīng)典指標(biāo)具有一致的評(píng)價(jià)結(jié)果。在色空間映射技術(shù)方面，本文在分析研究NRL法、MIT法、TNO法以及To

6、et仿白晝法四種彩色夜視顯示方法的基礎(chǔ)上，對(duì)經(jīng)過RGB通道映射后得到的假彩色圖像進(jìn)行了進(jìn)一步的逼近白晝顯示的調(diào)整，調(diào)整方法在HSI色空間分別根據(jù)亮度、色調(diào)、飽和度的空間相關(guān)性實(shí)現(xiàn)。 在上述理論分析與方法研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)并加工制作了雙譜光柵分譜濾光片，建立了基于幀間補(bǔ)償?shù)膯瓮ǖ离p譜假彩色微光夜視試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)過程并給出系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該單通道雙譜微光假彩色夜視系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單