本書系統(tǒng)地介紹了多傳感器融合系統(tǒng)中的圖像配準(zhǔn)和圖像融合關(guān)鍵技術(shù)。全書共6章，主要內(nèi)容包括緒論，多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評價方法，多波段圖像配準(zhǔn)與融合技術(shù)，多傳感器圖像融合前端光學(xué)測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn), 圖像融合的FPGA功能設(shè)計與實現(xiàn)，中、短波紅外與激光測距融合信息感知系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。
本書適合從事多傳感器融合系統(tǒng)開發(fā)工作的科研人員及工程技術(shù)人員使用，也可供高等院校的研究生參考。
自20世紀(jì)70年代以來，圖像融合技術(shù)已成為世界各國的研究熱點。圖像融合技術(shù)是夜視技術(shù)的一個重要分支。多傳感器圖像融合（如多波段紅外、可見光、微光、紫外等融合）將所獲取的關(guān)于同一場景的多傳感器圖像加以綜合，生成一個新的有關(guān)此場景的圖像，得到的融合圖像中包含的信息比單一傳感器圖像更加豐富，能夠更準(zhǔn)確、更全面地表征所在環(huán)境下的圖像信息，有利于后續(xù)的圖像處理與分析。而圖像配準(zhǔn)技術(shù)是影響多傳感器融合系統(tǒng)成像質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
紅外與微光（或可見光）融合是多傳感器圖像融合技術(shù)的發(fā)展主流，在軍用和民用領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。本書基于作者多年研究圖像配準(zhǔn)和圖像融合技術(shù)的工作經(jīng)驗, 并結(jié)合多傳感器融合系統(tǒng)開發(fā)中遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題編寫而成, 以期對從事多傳感器融合系統(tǒng)開發(fā)工作的科研人員及工程技術(shù)人員有所幫助。
本書將圖像配準(zhǔn)和圖像融合理論與實際應(yīng)用相結(jié)合, 更加關(guān)注圖像配準(zhǔn)與融合技術(shù)的硬件實現(xiàn)。從實用角度出發(fā),
本書系統(tǒng)地介紹了多傳感器融合系統(tǒng)中的圖像配準(zhǔn)和圖像融合關(guān)鍵技術(shù)。本書共6章，第1章介紹了圖像配準(zhǔn)技術(shù)、圖像融合技術(shù)以及多傳感器融合系統(tǒng)研究現(xiàn)狀；第2章介紹了一種多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評價方法；第3章介紹了一種
多波段圖像配準(zhǔn)與融合技術(shù)；第4章介紹了多傳感器圖像融合前端光學(xué)測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法；第5章闡述了圖像融合的FPGA功能設(shè)計與實現(xiàn)過程；第6章介紹了中、短波紅外與激光測距融合信息感知系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法。
本書由北京工商大學(xué)邢素霞，南京理工大學(xué)張俊舉、彭富倫、李英杰共同編著。邢素霞完成統(tǒng)稿工作，并負(fù)責(zé)編寫第1、2、3、5章；張俊舉編寫第4章； 李英杰和彭富倫共同編寫第6章。
在本書的編寫過程中, 我們參考了一些文獻(xiàn)的觀點和素材，在此向相關(guān)文獻(xiàn)的作者表示感謝。
此外，竇亮在本書的整理過程中給予了大力支持和幫助, 在此深表謝意。
由于作者水平有限，本書難免存在不妥之處，敬請專家和讀者批評指正。
作 者
2023年5月
第1章 緒論 1
1.1 研究背景和意義 1
1.2 圖像配準(zhǔn)技術(shù)研究現(xiàn)狀 3
1.3 圖像融合技術(shù)研究現(xiàn)狀 4
1.4 基于FPGA的融合技術(shù) 5
1.5 多傳感器融合系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 7
1.6 應(yīng)用前景 11
本章小結(jié) 12
本章參考文獻(xiàn) 12
第2章 多傳感器圖像配準(zhǔn)客觀評價方法 14
2.1 概述 14
2.2 多傳感器圖像配準(zhǔn)評價指標(biāo) 15
2.2.1 評價指標(biāo)的選取 15
2.2.2 邊緣清晰度指標(biāo) 16
2.2.3 目標(biāo)顯著性指標(biāo) 19
2.2.4 色彩一致性指標(biāo) 22
2.2.5 多傳感器圖像配準(zhǔn)綜合客觀評價指標(biāo) 22
2.3 圖像配準(zhǔn)實驗與結(jié)果評價 22
2.3.1 自然場景圖像實驗 22
2.3.2 路面場景圖像實驗 24
2.3.3 城市街區(qū)圖像實驗 26
2.3.4 主觀評價實驗 27
本章小結(jié) 29
本章參考文獻(xiàn) 29
第3章 多波段圖像配準(zhǔn)與融合技術(shù) 31
3.1 系統(tǒng)成像特性分析 31
3.1.1 紅外圖像特性分析 31
3.1.2 可見光圖像特性分析 33
3.1.3 圖像的配準(zhǔn)融合分析 34
3.2 圖像配準(zhǔn)技術(shù) 35
3.2.1 基于灰度信息的圖像配準(zhǔn)方法 36
3.2.2 基于特征的圖像配準(zhǔn)方法 37
3.2.3 常用的圖像配準(zhǔn)幾何變換模型 38
3.3 圖像融合預(yù)處理 39
3.3.1 灰度變換處理 39
3.3.2 空間濾波處理 40
3.3.3 幾何校正處理 41
3.3.4 形態(tài)學(xué)圖像處理 44
3.4 圖像融合技術(shù) 46
3.4.1 加權(quán)平均融合 46
3.4.2 Laplace金字塔融合 47
3.4.3 快速二維經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸馊诤? 48
3.4.4 基于目標(biāo)增強的形態(tài)學(xué)融合 51
3.5 多波段紅外圖像聯(lián)合配準(zhǔn)與融合方法 52
3.5.1 仿射變換參數(shù)估計 53
3.5.2 融合質(zhì)量評價函數(shù) 54
3.5.3 迭代優(yōu)化 55
3.6 多波段圖像聯(lián)合配準(zhǔn)與融合實驗 56
3.6.1 配準(zhǔn)算法 56
3.6.2 實驗數(shù)據(jù) 57
3.6.3 實驗結(jié)果與分析 67
本章小結(jié) 70
本章參考文獻(xiàn) 71
第4章 多傳感器圖像融合前端光學(xué)測試系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 74
4.1 概述 74
4.2 系統(tǒng)光學(xué)測試原理 74
4.3 多傳感器圖像融合前端光學(xué)測試系統(tǒng)設(shè)計 75
4.3.1 系統(tǒng)組成和設(shè)計指標(biāo) 75
4.3.2 光源設(shè)計 77
4.3.3 靶標(biāo)設(shè)計 78
4.3.4 反射式平行光管設(shè)計 79
4.3.5 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 80
4.4 融合系統(tǒng)視場大小測試 81
4.4.1 視場測試原理 81
4.4.2 視場測試誤差分析 82
4.4.3 實驗結(jié)果與分析 83
4.5 光軸平行度測試 84
4.5.1 光軸平行度測試原理 84
4.5.2 光軸平行度測試誤差分析 87
4.5.3 實驗結(jié)果與分析 88
4.6 圖像分辨率測試 92
4.6.1 圖像分辨率測試原理 92
4.6.2 圖像分辨率測試誤差分析 94
4.6.3 實驗結(jié)果與分析 95
4.7 圖像中心配準(zhǔn)精度測試 96
本章小結(jié) 99
本章參考文獻(xiàn) 99
第5章 圖像融合的FPGA功能設(shè)計與實現(xiàn) 101
5.1 概述 101
5.2 圖像預(yù)處理算法的實現(xiàn) 101
5.2.1 DSP Builder開發(fā)流程 101
5.2.2 改進(jìn)中值濾波算法的實現(xiàn) 103
5.2.3 形態(tài)學(xué)tophat算法的實現(xiàn) 105
5.2.4 自動增強算法的實現(xiàn) 106
5.2.5 Gauss算法模板的實現(xiàn) 108
5.3 圖像融合算法的FPGA實現(xiàn) 110
5.3.1 FPGA中融合算法的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計 110
5.3.2 Laplace金字塔融合算法的實現(xiàn) 113
5.3.3 FABEMD融合算法的實現(xiàn) 118
5.4 實驗結(jié)果與分析 122
5.4.1 系統(tǒng)成像實驗 122
5.4.2 系統(tǒng)性能分析 123
本章小結(jié) 124
本章參考文獻(xiàn) 125
第6章 中、短波紅外與激光測距融合信息感知系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 126
6.1 概述 126
6.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 127
6.3 前端探測系統(tǒng)設(shè)計 129
6.3.1 制冷中波紅外熱像儀 129
6.3.2 InGaAs短波紅外熱像儀 131
6.3.3 激光測距儀 134
6.3.4 前端光學(xué)結(jié)構(gòu) 135
6.3.5 光電轉(zhuǎn)臺 137
6.4 后端顯示與控制系統(tǒng)設(shè)計 141
6.4.1 圖形工作站選型 141
6.4.2 圖像處理單元設(shè)計 142
6.4.3 上位機控制軟件設(shè)計 143
6.5 系統(tǒng)功能的實現(xiàn) 144
6.5.1 圖像配準(zhǔn)功能的實現(xiàn) 144
6.5.2 圖像融合功能的實現(xiàn) 146
6.5.3 圖像拼接功能的實現(xiàn) 148
6.5.4 目標(biāo)測距功能的實現(xiàn) 150
6.5.5 目標(biāo)分割和跟蹤功能的實現(xiàn) 150
本章小結(jié) 155
本章參考文獻(xiàn) 155
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