本書圍繞紅外與微光圖像的實(shí)時融合，開展了紅外與微光圖像融合理論、前端探測系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、融合成像的實(shí)時信號處理等研究，并對微光圖像和紅外圖像的成像原理和圖像特征進(jìn)行了分析研究，采用遞歸降噪、小波變換等理論對微光圖像進(jìn)行降噪處理，提出自適應(yīng)時域遞歸降噪算法，該算法對微光圖像降噪效果明顯，又有較強(qiáng)的實(shí)時性。應(yīng)用圖像灰、度直方圖的統(tǒng)計原理對紅外圖像進(jìn)行對比度增強(qiáng)處理，提出自適應(yīng)分段線性變換算法，該算法增強(qiáng)紅外圖像層次感、實(shí)時性好、易于在硬件上實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，能否更快、更早、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)對方目標(biāo)，是決定戰(zhàn)爭勝敗的重要因素。多光譜圖像融合技術(shù)通過多傳感器的協(xié)同工作來捕捉更多信息，限度地獲取目標(biāo)場景的各種特征指標(biāo)。在隱藏和偽裝的戰(zhàn)爭場景中，微光與紅外融合系統(tǒng)可以更快、更精確地探測目標(biāo)，在軍事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，研制紅外與微光圖像實(shí)時融合系統(tǒng)對我國國防事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
前言
現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，能否更快、更早、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)對方目標(biāo)，是決定戰(zhàn)爭勝敗的重要因素。多光譜圖像融合技術(shù)通過多傳感器的協(xié)同工作來捕捉更多信息，限度地獲取目標(biāo)場景的各種特征指標(biāo)。在隱藏和偽裝的戰(zhàn)爭場景中，微光與紅外融合系統(tǒng)可以更快、更精確地探測目標(biāo)，在軍事領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，因此，研制紅外與微光圖像實(shí)時融合系統(tǒng)對我國國防事業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
筆者圍繞紅外與微光圖像的實(shí)時融合，開展了紅外與微光圖像融合理論、前端探測系統(tǒng)光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、融合成像的實(shí)時信號處理等研究，并對微光圖像和紅外圖像的成像原理和圖像特征進(jìn)行了分析研究，采用遞歸降噪、小波變換等理論對微光圖像進(jìn)行降噪處理，提出自適應(yīng)時域遞歸降噪算法，該算法對微光圖像降噪效果明顯，又有較強(qiáng)的實(shí)時性。應(yīng)用圖像灰度直方圖的統(tǒng)計原理對紅外圖像進(jìn)行對比度增強(qiáng)處理，提出自適應(yīng)分段線性變換算法，該算法增強(qiáng)紅外圖像層次感、實(shí)時性好、易于在硬件上實(shí)現(xiàn)。
另外還對YCbCr彩色空間的偽彩色圖像融合技術(shù)進(jìn)行了研究，應(yīng)用彩色空間的色彩變換和色彩傳遞原理，提出了基于YCbCr彩色空間的色彩傳遞融合算法、自適應(yīng)偽彩色融合算法和區(qū)域著色偽彩色融合算法，運(yùn)用這些算法可以很好地把環(huán)境圖像色彩傳遞到灰度融合圖像中。自適偽彩色融合算法采用數(shù)據(jù)查表方法，減少運(yùn)算量，節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行時間，使系統(tǒng)的實(shí)時性得到了保障。區(qū)域著色偽彩色融合算法可以把夜視灰度圖像很好地還原成自然彩色圖像，由于算法過于復(fù)雜而影響了系統(tǒng)的實(shí)時性能，有待改進(jìn)。
書中第7章到第10章收錄了微光圖像和紅外圖像處理的應(yīng)用案例，應(yīng)用案例一是林火安防預(yù)警與應(yīng)急處理系統(tǒng)，應(yīng)用案例二是X胸片圖像增強(qiáng)及分割的研究，應(yīng)用案例三是基于Zernike矩邊緣檢測的軸承直徑測量方法，應(yīng)用案例四是小波變換與雙邊濾波結(jié)合的避難硐圖像去噪算法。
由于筆者的經(jīng)驗(yàn)和水平所限，書中可能多有錯謬之處，還望廣大讀者海涵并不吝賜教。E-mail:tststs1234@163.com。
2021年8月于寧波財經(jīng)學(xué)院
田思，博士，寧波財經(jīng)學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事圖像處理、圖像融合技術(shù)研究和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計，中國光學(xué)工程學(xué)會、中國自動化學(xué)會、中國計算機(jī)學(xué)會會員，浙江省重點(diǎn)學(xué)科帶頭人、一流專業(yè)負(fù)責(zé)人，寧波市領(lǐng)軍與拔尖人才，主持或參與多項、省部級、市廳級科研項目，獲市廳級以上獎項3項，發(fā)表論文50余篇，SCI/EI收錄30余篇。授權(quán)發(fā)明專利4項、實(shí)用新型專6項、軟件著作權(quán)8項。
張維朋，寧波財經(jīng)學(xué)院數(shù)字技術(shù)與工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，寧波市拔尖人才。研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)和圖像處理。主持了1項國家星火計劃、2項省級公益項目、3項寧波市公益項目和3項市軟科學(xué)項目，4項橫向課題，總經(jīng)費(fèi)近200萬元，在核心期刊發(fā)表相關(guān)論文17篇，其中11篇被SCI/EI核心庫收錄。
目錄
1 緒論…………………………………………………………………001
1.1 圖像融合概述…………………………………………………………001
1.2 微光與紅外圖像實(shí)時融合技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀………………………011
1.3 國內(nèi)外技術(shù)差距………………………………………………………016
1.4 研究背景和意義………………………………………………………018
1.5 本書研究內(nèi)容…………………………………………………………019
2 微光與紅外圖像增強(qiáng)處理技術(shù)研究………………………………021
2.1 微光圖像特征與增強(qiáng)處理技術(shù)………………………………………021
2.2 紅外圖像特征與增強(qiáng)處理技術(shù)………………………………………036
2.3 本章小結(jié)………………………………………………………………046
3 圖像融合的開窗處理技術(shù)研究……………………………………047
3.1 開窗融合的概念………………………………………………………047
3.2 開窗融合圖像配準(zhǔn)……………………………………………………052
3.3 開窗融合實(shí)驗(yàn)…………………………………………………………053
3.4 開窗融合技術(shù)典型應(yīng)用：不同視場的微光（或可見光）和紅外圖像融合……………060
3.5 本章小結(jié)………………………………………………………………064
4 基于YCbCr彩色空間的偽彩色融合算法研究……………………065
4.1 RGB彩色空間………………………………………………………065
4.2 YCbCr彩色空間……………………………………………………066
4.3 YCbCr彩色空間偽彩色圖像融合技術(shù)……………………………067
4.4 YCbCr彩色空間色彩傳遞融合算法………………………………068
4.5 YCbCr彩色空間自適應(yīng)偽彩色融合算法…………………………075
4.6 區(qū)域著色偽彩色融合算法……………………………………………085
4.7 本章小結(jié)………………………………………………………………092
5 微光與紅外圖像融合系統(tǒng)研制……………………………………093
5.1 實(shí)時圖像融合處理系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理…………………………093
5.2 前端光學(xué)系統(tǒng)…………………………………………………………095
5.3 微光與紅外圖像實(shí)時融合系統(tǒng)的電路設(shè)計…………………………102
5.4 微光與紅外圖像融合系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)………………………………116
5.5 本章小結(jié)………………………………………………………………120
6 微光與紅外圖像融合系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)評估………………………121
6.1 系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………………………121
6.2 微光與紅外圖像融合系統(tǒng)評估實(shí)驗(yàn)…………………………………127
6.3 本章小結(jié)………………………………………………………………147
7 應(yīng)用案例一：林火安防預(yù)警與應(yīng)急處理系統(tǒng)……………………149
7.1 簡介……………………………………………………………………149
7.2 系統(tǒng)框架設(shè)計…………………………………………………………150
7.3 硬件設(shè)計………………………………………………………………152
7.4 軟件設(shè)計………………………………………………………………156
7.5 系統(tǒng)測試………………………………………………………………160
7.6 結(jié)論……………………………………………………………………162
8 應(yīng)用案例二：X胸片圖像增強(qiáng)及分割的研究……………………163
8.1 研究方法………………………………………………………………163
8.2 討論……………………………………………………………………166
9 應(yīng)用案例三：基于Zernike矩邊緣檢測的軸承直徑測量方法…………168
9.1 圖像預(yù)處理……………………………………………………………169
9.2 邊緣定位………………………………………………………………170
9.3 結(jié)果分析………………………………………………………………173
10 應(yīng)用案例四：小波變換與雙邊濾波結(jié)合的避難硐圖像去噪算法……………175
10.1 圖像去噪方法………………………………………………………176
10.2 結(jié)果分析……………………………………………………………180
10.3 結(jié)論…………………………………………………………………183
11 結(jié)束語……………………………………………………………185
11.1 創(chuàng)新點(diǎn)………………………………………………………………186
11.2 有待進(jìn)一步解決的問題……………………………………………187
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………189
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