长波红外与可见光图像的自然感彩色融合有助于观察者快速感知环境和发现目标, 而共光轴结构对于提高融合图像质量和简化配准算法具有独特的优势。为满足战场侦查、监视等需求, 设计了一种基于TMS320DM642数字信号处理器和ATmega32单片机的共光轴实时彩色融合系统。融合系统的长波红外和可见光成像系统平行放置, 利用分光镜和反射镜实现光路分离, 通过视场匹配和光轴校准实现双波段视频图像完全配准。图像处理程序基于DSP/BIOS嵌入式操作系统开发, 根据视频图像的特点, 采用基于CbCr查找表的自然感彩色融合算法。针对硬件特点, 对融合算法进行优化, 使720 pixel×576 pixel的单帧图像融合时间为9.18 ms, 满足25 frame/s的实时融合要求; 融合图像呈现自然色彩, 场景中的热目标易于辨识。文中对共光轴融合系统设计、实现过程中相关问题的研究具有参考借鉴价值。

低照度可见光与红外图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉在低照度环境下的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法在查找表构建和灰度信息利用方面存在的问题,提出一种基于CbCr查找表的双波段图像彩色融合算法。算法采用反向传播神经网络对图像样本的二维亮度向量(Y₁,Y₂)和二维色度向量(C_b,C_r)进行非线性拟合,从而获得亮度与色度间的映射关系f(Y₁,Y₂)→(C_b,C_r),并由此构建CbCr查找表。融合时,由输入的双波段灰度图像的亮度Y₁,Y₂和CbCr查找表获得彩色融合图像的色度C_b,C_r;由亮度Y₁,Y₂经双层拉普拉斯金字塔融合获得彩色融合图像的亮度Y_F;为了减小因环境变化导致的色彩映射偏差,对亮度Y₁,Y₂进行灰度校正。实验结果表明,本文融合图像具有颜色自然、细节丰富、利于(热)目标检测的特点,在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet算法的图像融合效果。