實時彩色圖像融的合技術(shù)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)分析

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1、中國國際光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集實時彩色圖像融合技術(shù)發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)分析倪國強(qiáng)，肖蔓君，秦慶旺（北京理工大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院光電工程系，北京１０００８１）摘要：從彩色圖像融合算法的發(fā)展出發(fā)，介紹幾種基于視覺特性的彩色圖像融合方法，分析實時彩色圖像融合技術(shù)中的若干關(guān)鍵技術(shù)，如多源圖像特征分析、實時圖像配準(zhǔn)、融合圖像后處理等，總結(jié)國內(nèi)外實時彩色圖像融合技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及課題組取得的部分工作，針對其應(yīng)用需求，提出未來發(fā)展將面臨的挑戰(zhàn)。關(guān)鍵詞：彩色圖像融合，視覺特性，圖像配準(zhǔn)圖書分類號：ＴＮ２１６Ｒｅａｌ－ＴｉｍｅＣｏｌｏｒＩｍａｇｅＦｕｓ

2、ｉｏｎａｎｄｉｔｓＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＮｉＧｕｏｑｉａｎｇ，ＸｉａｏＭａｎｊｕｎ，ＱｉｎＱｉｎｇｗａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｏｃｏｌｏｒｆｉｅｌｄ，ｓｅｖｅｒａｌｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ

3、ｓｂａｓｅｄｏｎｖｉｓｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｓｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｍｉｌ。ｓｕｃｈａｓｍｕｔｉ－ｓｏｕｒｃｅｉｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｆｕｓｅｄｉｍａｇｅａｎｄＳＯｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｕｒｗｏｒｋｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｏｃｏｍｐ

4、ｒｅｈｅｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ，ｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ，ｖｉｓｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ１引言圖像融合技術(shù)最早于２０世紀(jì)７０年代后期提出，旨在將多源信道所采集的關(guān)于同一目標(biāo)的圖像經(jīng)過一定的圖像處理，提取各自信道的信息，最后在系統(tǒng)輸出端輸出統(tǒng)一的圖像，以供進(jìn)一步?jīng)Q策和估計任務(wù)。這種充分利用多源數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性和計算機(jī)智能化、高速運(yùn)算能力的信

5、息綜合處理技術(shù)，首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，涉及到偵察、觀瞄、精確制導(dǎo)、目標(biāo)探測、識別和跟蹤的各個方面，民用領(lǐng)域也遍及地球資源遙感與監(jiān)測、天氣預(yù)報、交通指揮和醫(yī)學(xué)影像處理等。圖像融合系統(tǒng)具有突出的探測優(yōu)越性，能克服各單一傳感器在幾何、光譜和空間分辨力等方面的局限性，并利用其互補(bǔ)性提高圖像質(zhì)量，為后續(xù)處理節(jié)約時間、降低成本，并提高圖像綜合應(yīng)用效能。因此從圖像融合技術(shù)發(fā)展至今，一直受到各國普遍關(guān)注，并在實際應(yīng)用中取得了明顯效益。一般的，在目標(biāo)識別或身份估計（屬性判別）的層次上，圖像融合可分為像素級融合、特征級融合和決策級融合三種。盡管多分辨算

6、法已經(jīng)隱含特征級融合的部分特點(diǎn)，但通常仍認(rèn)為其為像素級融合方法。目前像素級主流算法是采用多分辨分析結(jié)構(gòu)，主要是針對灰度融合的方法。隨著高性能的新型圖像傳感器不斷涌現(xiàn)，人們對圖像融合技術(shù)的要求也不斷提高，在追求第２０５頁中國國際光電產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇論文集充分利用和挖掘現(xiàn)有圖像傳感器潛力的同時，越來越強(qiáng)調(diào)融合圖像應(yīng)當(dāng)符合人類視覺的特點(diǎn)，顯示成簡單、適合人眼觀察的自然形式，可明顯改善融合圖像的識別性能，減小操作者的疲勞感。由于人眼對色彩更為敏感，其分辨力比灰度圖像高，還具備很好的顏色恒定性和動態(tài)范圍壓縮能力，特別是目前彩色圖像的高速采集、處

7、理、傳輸已成為現(xiàn)實，因此符合人類視覺特性的彩色圖像融合技術(shù)及其實時實現(xiàn)成為重要的發(fā)展方向之一。本文將從彩色圖像融合算法的發(fā)展出發(fā)，分析實時彩色圖像融合技術(shù)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)（如多源圖像特征分析、圖像配準(zhǔn)、融合圖像后期處理等），對當(dāng)前實時彩色圖像融合技術(shù)的應(yīng)用狀況和發(fā)展趨勢加以總結(jié)。２彩色圖像融合算法的發(fā)展在灰度圖像中，人眼只能同時區(qū)分出由黑到白的低于１００種不同的灰度級，而人眼對彩色的分辨力可達(dá)到幾百種甚至上千種【１１。基于人眼視覺的這一特征，如果采用某種彩色化處理技術(shù)將蘊(yùn)藏在多源信道圖像灰度等級中的細(xì)節(jié)信息以彩色的方式來表征，

8、可以使人眼對圖像的細(xì)節(jié)有更豐富的認(rèn)識。最早的圖像灰度假彩色編碼融合方法，先對輸入的多源圖像進(jìn)行灰度融合，然后將融合輸出的灰度圖像進(jìn)行彩色編碼輸出彩色圖像。這種方法是圖像融合的后處理，其本質(zhì)與圖像融合并無直接聯(lián)系，因此并不是實際意義上的彩色圖像融合方