基于多分辨率色彩传递的彩色夜视方法研究

为了获得符合人眼感知的彩色夜视图像,帮助观察者获取丰富的场景信息和舒适的观察效果,提出了一种基于多分辨率色彩传递的彩色夜视处理方法.结合微光与红外图像特点,对二者进行YUV空间拮抗视觉特性的彩色融合之后,采用控向金字塔对彩色融合图像(源图像)和参考图像各颜色通道进行多分辨率分解,计算子带图像的均值和标准方差,通过参考图像与源图像在各子带的方差比调整源图像的子带系数值,再经金字塔重构,最终使微光与红外彩色夜视图像获得类似参考图像的自然感色彩.分析了lαβ、YUV和RGB颜色空间对色彩传递的影响,并确定YUV颜色空间更适于多分辨率分解的色彩传递.相比传统的线性色彩传递方法,本方法不仅使彩色夜视图像拥有更符合真实场景的色彩,还可以提高其细节信息,改善场景感知,提升融合图像目标探测能力.     

基于灰度空间相关性的双谱微光图像融合方法

图像的灰度空间相关性可以反映图像的清晰度，而图像融合的主要目的之一就是改善图像的清晰度.根据微光全波图像和微光短波图像的光谱特点，在分析微光全波图像和微光短波图像的一维灰度直方图及二维灰度空间相关性图的基础上，提出了一种新型的基于灰度空间相关性的图像融合方法.该融合方法由基于标准偏差的灰度调制和灰度统计平衡两部分实现，同灰度调制融合法及谱域融合法比较，此方法能够有效地改善图像的清晰度，同时便于硬件实现.文中详细阐述了该融合方法的理论公式，并分析了其在不同场景时的实验结果. 关键词： 图像融合 微光全波图像 微光短波图像 灰度空间相关性     

微光和红外融合装备分辨力测试方法研究

在对微光装备分辨力测试和红外装备MRTD测试系统进行分析的基础上,提出了微光和红外融合装备的分辨力测试方案,利用现有的红外MRTD测试系统,通过改造光源、光源的入射光路和靶板,建立了微光与红外融合图像的图像分辨力测试系统,并对该方案进行了分析。分析结果表明,改造后的测试系统同时实现对红外的反射和对微光的透射,对红外温差的测量精度接近0.01 K,对微光照度的测试精度可以达到1 lx, 对融合图像分辨力的测试满足1/62≈0.891的倍数递减要求。     

基于伪彩色融合图像聚类的夜视图像上色算法

提出一种将小波融合和基于伪彩色融合图像的C均值聚类用于图像色彩传递算法中的彩色夜视方法.在色彩传递前将可见光和红外图像进行小波融合得到灰度融合图像作为目标图像,保持了较好的纹理信息和目标信息;再对彩色源网像进行基于连接相对熵的彩色阈值分割;然后针对灰度融合图像的特点,根据一种基于伪彩色融合图像的C均值聚类方法,将伪彩色融合图像的彩色信息作为特征向量应用在夜视图像的分类当中,得到较好的分类效果,并基于此分类结果再进行色彩传递,得到更为自然的彩色夜视图像.实现了对夜视图像的自动色彩传递,得到的罔像色彩较真实.纹理清晰,将有利于人眼的目标识别.     

微光下SCMOS彩色成像处理系统设计

为了在微光条件下获取像白天一样兼具色彩和细节的图像,提出一种微光下的彩色成像处理方法:对彩色探测器图像进行降噪、增强和模糊处理,提取其中的色彩信息,对同时能接收可见光和近红外波段的高灵敏度黑白探测器图像进行降噪处理,获得微光场景的细节信息,在YCbCr色彩空间将色彩信息与微光场景的细节信息进行融合,生成微光场景下的彩色图像。根据这种方法,选择两款像元分辨率及像元尺寸相同的彩色和黑白SCMOS探测器,设计并搭建成像处理系统。实验结果表明,在0.01Lx的条件下,处理得到的彩色图像符合真实场景,适宜人眼观察。     

彩色融合技术在军事中的应用

采用基于l空间的色彩传递理论实现实时的红外与可见光彩色融合技术,并介绍了自行研制的红外与微光彩色融合系统的组成和工作流程。介绍了彩色融合技术在军事中的典型应用:夜间狙击手探测和伪装车辆探测,并给出了实验图像。设计了一种图像中目标探测性的主观评价方法,并对两组实验图像进行了评价。实验结果表明,彩色融合技术能够大大提高军事目标的探测性。     

折/衍混合微光夜视头盔显示器光学系统设计

设计了穿透式双通道单目微光夜视头盔的光学系统。其中微光物镜视场角为± 14°,f数为 1.4 ,含有一个衍射面。设计结果可兼容输入面尺寸为18mm ,面型为平面的二代和三代微光像增强器 ;最大畸变小于 0 .5 % ,可用于夜间精确瞄准与测量。考虑黑暗环境使用的安全问题 ,显示系统采用穿透式双通道单目光学系统 ,实现内部图像和外部真实世界的同时观察。显示系统的特性参量为 :出瞳尺寸为 15mm (H)× 10mm (V)、视场为[± 14°(H) ]× [± 10° (V) ]、出瞳距离为 2 5mm。采用全息组合器大大提高能量利用率。设计结果系统角分辨力为0 .6mrad ,最大畸变为 3%。显示系统结构紧凑 ,可与输出面尺寸为18mm的图像源相连。     

微光夜视—夜战的眼睛

本文叙述了微光夜视仪器的性能及应用，详述了现有夜视器件的工作原理及其存在的问题，并提出了发展方向．     

三波段微光彩色夜视方法研究

为克服夜视设备产生单色图像的缺陷,得到更符合人眼视觉的彩色夜视图像。根据RGB理论模型以及滤光片的分谱作用原理,基于第二代像增强器设计出一种彩色夜视方案,通过测量滤光片的光谱透过率,得出滤光片对像增强器信噪比的影响;提出利用全波图像的四帧融合解决像增强器信噪比低的问题,并进行实验验证。实验结果显示室内和室外情况下四帧融合彩色图像熵和方差分别达到6.8、35.39及7.0、45.07,均优于三帧融合时对应值,说明提出的四帧融合方法能够克服信噪比降低的缺陷,得到清晰且信息量丰富的夜视图像。     

基于微光像增强器的偏振成像系统设计与实验

为验证用微光像增强器实现偏振成像的可行性,根据偏振成像原理,设计了基于分时型偏振成像技术的微光偏振检偏器。选用三代像增强器和高动态范围数字CCD,设计了相应大口径成像物镜和中继光学耦合透镜,获得了高透过率、高调制函数（MTF）的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡,编写了相应图像处理软件,实现了实验室和野外微光条件下的人造目标和自然景物的偏振探测成像。结果表明,原始图像中目标与背景对比度之比为1.35,基于微光像增强器的偏振成像系统的目标与背景对比度之比为2.35,微光偏振成像能够提高夜间环境下人造目标和自然背景的对比度。     

微光像增强器的最新发展动向

综述了近年来微光像增强器发展的现状和动向。目前微光器件主要向第四代近贴聚焦像增强器发展，其技术突破一是采用无膜MCP；二是光电阴极采用自动门控电源和红外热像与微光夜视光学融合技术。夜视仪向小巧、轻便和价廉的单兵头盔及单甲双目手持微光眼镜和微光轻武器瞄准仪发展。最后指出微光器件寿命是实现实用化的关键。     

Coloring night vision imagery for depth perception

Depth perception for night vision （NV） imagery could largely improve scene comprehension. We present a novel scheme to give fused multi-band NV imagery smoothly natural color appearance as well as depth sense from color. Our approach is based on simulating color cues by varying saturation values of each object in the color NV image, in correspondence with the ratio between the infrared and low-light-level sensor outputs which in practice is the depth feature for same materials. We render the NV image segment- by-segment by taking advantage image fusion. Experiments have of image segmentation, dominant shown that the proposed scheme color transfer, saturation variation, and can achieve satisfying results.     

自适应参考图像的可见光与热红外彩色图像融合算法

可见光与红外热图像的彩色图像融合技术是现今国内外高性能夜视技术发展的重要方向之一,该技术有效提高了人们对目标的探测和场景理解能力。目前常用的色彩传递算法多属于基于单幅参考图像的全局色彩传递算法,彩色融合图像的色调受到参考图像的影响较大,在实际应用中难以保证对各类场景的适应性。针对常规YUV空间色彩传递彩色图像融合算法的环境适应性问题,通过对植物、城镇和海天三类典型场景的分类与统计,发现了典型场景在UV通道的均值和标准差具有的较为明显的分类特性,由此提出了一种基于UV通道均值和标准差的自适应参考图像构造方法,使得可见光与热红外彩色图像融合算法具有较常规算法更好的环境适应性,融合图像的色彩具有较好的自然感,且算法处理量较小,对现有实时硬件融合处理算法的运算速度影响不大,是一种环境适应性强的自然感彩色融合处理算法。     

基于四波段图像融合的彩色夜视方法研究

为了在低照度条件下获取目标的彩色图像,提高夜间对目标的识别能力,提出了基于四波段图像融合的彩色夜视方法.采用F-P滤光片设计出了透射中心在三基色光中心波长及近红外波段的四波段滤光片,在各个透射区域的平均透射率均达90%以上;将四波段滤光片设计成圆形滤色轮结构,用分光计测得了各波段滤光片的光谱透射性;对加入滤光片后的系统信噪比进行了分析和计算,分析结果表明加入滤光片不会引入噪声,计算结果表明加入蓝色、绿色、红色和近红外波段滤光片的成像系统的信噪比分别是原来单色微光夜视系统信噪比的19.59%、38.45%、47.28%和46.70%.借助国产超二代像增强器在微光实验室进行了四波段图像采集及彩色图像融合实验,实验时光照度分别为1×10~(-3)lx和1×10~(-1)lx,对获取的图像质量进行了评价.结果表明:在照度为1×10~(-3)lx时,融合的彩色图像在均值、方差和熵这三项指标上均优于过滤后的蓝色和绿色的单色图像,且由于彩色图像中利用了近红外图像进行增强,使得彩色图像亮度更高,颜色分辨性更好;在照度为1×10~(-1)lx时,融合后的彩色图像的信息熵比红、绿、蓝三种基色图像的大,彩色图像携带的信息量更大.本文的研究对彩色夜视成像系统的设计和研发具有借鉴和指导意义.     

基于散射介质成像理论的微光夜视系统研究

描述了一种基于大气散射特性分析的微光夜视系统设计。通过分析大气对光学辐射的散射作用,在理想光电成像系统探测方程的基础上,建立了散射介质成像的探测模型,表明大气散射会严重衰减目标对比度,而目标对比度的传递特性即系统调制传递函数将直接影响观察的作用距离。通过选择应用响应光谱主要集中于0.6μm~1.0μm的三代像增强器,优化设计光学系统的MTF,实现了大气环境下的微光系统作用距离的提高。完成的两种焦距分别为250mm和320mm,采用了三代像增强器的夜视仪.野外试验表明,实现对空目标作用距离最大13.7km~18.3km发现、8.0km~8.1km识别。     

微光像增强器用核心材料的发展现状与展望

微光像增强器是微光夜视技术的核心器件,决定了整机的视距、清晰度、使用寿命等关键性能。详细分析了光纤面板、倒像器、纤维光锥、微通道板等微光像增强器核心材料的原理、特性及发展趋势,展望了微光夜视技术的发展方向。     

近自然彩色图像融合算法及其实时处理系统的发展

在军事和生产领域,特别是在极其恶劣的可视条件下,图像融合技术越来越强调融合效果显示的"近自然"感觉,以及人类视觉感知的要求。从彩色图像融合算法的发展概况出发,着重介绍了两种具有代表性的基于视觉特性的近自然彩色图像融合方法,并特别阐述了课题组近期开展的相关算法研究成果。总结了国内外实时彩色图像融合系统的发展现状,概括了课题组已具备的硬件实验基础,综合分析了实时彩色图像融合技术的若干关键技术,如多源图像特征分析、实时图像配准、融合图像后处理等。针对实时图像融合技术的应用状况,提出图像融合系统未来的发展趋势。     

Apparent distance theory revision for low-light-level night vision system based on noise factor

This paper introduces basic concept of the detection range of a low-light-level (LLL) imaging system, and on the basis of previous derivation of visual distance detection equation for the LLL imaging system, the influence of noise factor on visual distance of LLL night vision system is discussed emphatically. Image intensifier is the most important part of LLL night vision device and SNR is one of the important parameters of micro-light image intensifier, whose value determines the detection distance and image sharpness of LLL imaging system in low-light conditions. In this paper, using system noise factor relation, by modifying the noise factor, a more practical and perfect horizon detecting equation is established, and the horizon estimation is carried out with the experiment, and the practicability of the corrected Horizon formula is verified. It has a certain guiding significance for improvement of the LLL imaging system and the development of night vision technology.     

Salient contour extraction from complex natural scene in night vision image

The theory of center-surround interaction in non-classical receptive field can be applied in night vision information processing. In this work, an optimized compound receptive field modulation method is proposed to extract salient contour from complex natural scene in low-light-level (LLL) and infrared images. The kernel idea is that multi-feature analysis can recognize the inhomogeneity in modulatory coverage more accurately and that center and surround with the grouping structure satisfying Gestalt rule deserves high connection-probability. Computationally, a multi-feature contrast weighted inhibition model is presented to suppress background and lower mutual inhibition among contour elements; a fuzzy connection facilitation model is proposed to achieve the enhancement of contour response, the connection of discontinuous contour and the further elimination of randomly distributed noise and texture; a multi-scale iterative attention method is designed to accomplish dynamic modulation process and extract contours of targets in multi-size. This work provides a series of biologically motivated computational visual models with high-performance for contour detection from cluttered scene in night vision images.