红外与可见光图像融合系统的目标探测概率提升研究

Infrared and visible image fusion technology can effectively expand the scope of spectrum detection system and provide complementary information for image fusion, which has been widely used in military, rescue, rescue and so on. The focus of its research focus is on the image fusion algorithm, and the research on the promotion of detection probability of the target is in the primary stage of exploration. This project establishes a fusion system of infrared and visible images, including registration accuracy, target coloring, fusion quality and meteorological factors, which is used to improve target detection probability of the fusion system.Firstly, mapping function of infrared target in visible light image and local fusion quality evaluation function are derived.By using the method ofquadratic-registration,the registration accuracy of infrared target and visible light image is greatly improved. Seconfly,Combining target fusion with color image fusion,target color fusion method is studied,the best color space is found,which improve the quality of image fusion,meanwhile,the stability formula of the target color fusion algorithm is derived.Thirdly, considering various factors of infrared and visual fusion-imaging and adding human eye vision system and Retinex theory, the deduction formula for target detection probability is derived and contribution of registration accuracy, target color fusion quality and meteorological factor to the enhancement of target detection probability is revealed through experiments.The findings of the project can provide technical support and theoretical basis for infrared and visible image fusion system design.

红外与可见光图像融合技术可以有效拓展系统的光谱探测范围，提供具有互补信息的融合图像，广泛应用于军事、反恐、搜救等领域，其研究热点主要集中在图像融合算法，而对于目标探测概率提升的研究，仍然处于探索的初期。本项目建立包含配准精度、目标置色融合质量、气象因子的红外与可见光图像融合系统模型，用于提高系统的目标探测概率。建立红外目标在可见光图像中的位置映射函数、局部融合质量评价函数，采用目标二次配准的思路，提高红外目标与可见光图像的配准精度；将目标融合与彩色图像融合相结合，研究目标置色融合方法，寻找最佳色彩空间，提高图像融合质量，推导目标置色融合算法的稳定性公式；考虑融合成像的各种因素，引入人眼视觉系统和Retinex理论，推导目标探测概率提升公式，通过实验定量分析配准精度、目标置色融合质量、气象因子对探测概率提升的贡献度。通过本项目的研究可以为红外与可见光图像融合系统的设计提供技术支撑与理论依据。

红外与可见光图像融合系统可以综合红外图像和可见光图像的优点，提供具有互补信息的融合图像，可以在复杂电磁环境下对目标进行远距离被动侦查和定位告警，受到各国军方的重视。本项目从图像配准精度、目标场景对比度、空气湿度等方面对红外与可见光图像融合系统的目标探测性能提升问题进行了深入细致的研究，提出了分光轴图像二次配准方法，实现了变视距配准，提高了图像配准精度；研究了红外目标置色算法对系统目标探测性能的影响，从Retinex理论出发，根据人眼视觉习惯，在YUV空间中进行对比度增强，提取红外目标进行目标置色，给出了不同场景下的最佳目标置色方案，得到了在复杂背景下目标为红色和黄色时，系统具有更好的探测效果的结论；在不同空气湿度条件下，结合环境照度，目标背景对比度，目标距离因素，研究了适合目标探测的图像融合算法，提出了不同空气湿度条件下的图像融合算法搭配原则，得到拉普拉斯金字塔融合算法和对比度金字塔融合算法受环境湿度影响小的结论。本项目的研究成果可以提升在复杂环境下红外与可见光图像融合系统的目标探测性能，有利于更好地发现潜在目标和威胁，实现场景信息理解，针对不同的应用场景，可以更好地实现全天候、全被动、远距离的目标探测与场景感知。通过本项目的研究可以为红外与可见光图像融合系统的研制提供理论依据与数据支撑，研制的系统可以用于边关以及要塞的侦查、枪瞄系统，武装直升机降落避障、小型炸弹探测、制导等领域。