紅外、微光與可見光融合的信息感知系統(tǒng)

以傳感網(wǎng)為基礎(chǔ)的信息感知系統(tǒng)是重要的探測(cè)設(shè)備，目前的信息監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)通常采用CCD、微光電視和熱像儀中的1種探測(cè)器單獨(dú)工作或2～3種探測(cè)器切換工作，存在各種探測(cè)盲區(qū)，不能發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。微光電視和CCD易受天氣影響，穿透煙霧能力差；熱像儀具有穿透煙塵能力強(qiáng)、可全天候工作的優(yōu)點(diǎn)，但分辨力低，所成圖像不符合人眼視覺習(xí)慣。向榮集團(tuán)有限公司與南京理工大學(xué)對(duì)于這三種具有互補(bǔ)性的探測(cè)設(shè)備，通過多光譜圖像融合技術(shù)，研制出了紅外、微光、可見光多光融合的信息感知系統(tǒng)，本文將介紹其主要功能。

1 ICCD與紅外圖像融合

利用多光譜圖像融合系統(tǒng)，在低照度環(huán)境下對(duì)同一場景的圖像進(jìn)行了采集與灰度融合，如圖1所示。其中a) 是ICCD圖像，b)是紅外圖像，c)為灰度融合圖像?？梢钥闯?，紅外圖像能夠準(zhǔn)確地探測(cè)熱目標(biāo)，而ICCD圖像能夠提供較豐富的細(xì)節(jié)信息，但是難以檢測(cè)與景物無法分辨的目標(biāo)。經(jīng)過圖像融合處理以后，在可見光和3～5 μm波段，融合圖像不僅準(zhǔn)確反映出了目標(biāo)信息，同時(shí)還較好地反映了細(xì)節(jié)。

在低照度環(huán)境下對(duì)同一場景的圖像進(jìn)行了采集與彩色融合，如圖2所示。其中a) 是ICCD圖像，b)是紅外圖像，c)是彩色融合圖像?？芍?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/可見光">可見光和3～5μm波段，彩色融合圖像除保留了灰度融合特征外，在對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤、識(shí)別過程中，更符合人眼的視覺特征，有助于提高對(duì)目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別概率。

2 CCD與紅外圖像融合

多光譜圖像融合系統(tǒng)除具備ICCD與紅外融合功能外，另一顯著特點(diǎn)是CCD與紅外融合。在相同視場與高照度環(huán)境下，對(duì)中山陵景區(qū)進(jìn)行了圖像采集與融合，圖3是森林中公路上的車輛與兩旁行人的情況，在融合圖像中，在可見光和3～5 μm波段，突現(xiàn)了兩傳感器的光譜特征與互補(bǔ)性。

圖4是對(duì)遠(yuǎn)距離建筑的觀察，在CCD探測(cè)系統(tǒng)中沒有觀察到的建筑，由于在融合圖像中發(fā)揮了3～5 μm波段熱像儀的觀測(cè)效果，致使融合圖像中建筑物清晰可辯。

在一般的跟蹤系統(tǒng)中，通常采用大視場搜索，小視場跟蹤方法，在顯示系統(tǒng)中通過切換對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀察。利用圖像融合技術(shù)，可以研制大小視場不同的搜索跟蹤融合系統(tǒng)。圖5給出了不同視場的紅外與可見光融合圖像，對(duì)同一目標(biāo)，在兩個(gè)不同的光譜范圍，可以更客觀的評(píng)價(jià)該目標(biāo)的熱輻射輻射特性和光譜反射輻射特性。

無論軍事與民用，如果在信息平臺(tái)中配裝了CCD與熱像儀，就可以采用圖像融合技術(shù)，將可見光波段、3～5 μm或者8～14 μm的信息進(jìn)行融合，充分提高對(duì)待發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的感知性能。

3 CCD與雷達(dá)圖像融合

CCD與雷達(dá)圖像融合，國外已經(jīng)報(bào)道了合成孔徑雷達(dá)與視頻圖像的融合在軍民領(lǐng)域有大量的應(yīng)用。利用目前研制的紅外、微光與可見光融合的信息感知系統(tǒng)，可以探索防撞成像雷達(dá)、毀傷評(píng)估雷達(dá)等雷達(dá)圖像與紅外、微光、可見光圖像進(jìn)行融合。

圖6是我國在4000 m高空對(duì)某一機(jī)場獲得的毀傷評(píng)估雷達(dá)圖像，除機(jī)場跑道外，圖像的目標(biāo)識(shí)別存在一些問題，如果在軍事上作為毀傷評(píng)估，尚不能辨別跑道的真實(shí)情況。

圖7是從網(wǎng)站下載的該機(jī)場的衛(wèi)星圖像(CCD)，是多次拼接的結(jié)果。在網(wǎng)站上可以對(duì)該圖像放大，獲得清晰的可視效果。

對(duì)兩幅圖像進(jìn)行了融合，其效果如圖8所示。將圖8與圖6相比，在雷達(dá)圖像中無法辨別的目標(biāo)與衛(wèi)星圖像對(duì)照后可以注釋目標(biāo)，增加對(duì)雷達(dá)圖像的理解。如果作為毀傷評(píng)估雷達(dá)，可以利用目前網(wǎng)站的信息，對(duì)感興趣的地域預(yù)先建立大型數(shù)據(jù)庫，在戰(zhàn)爭時(shí)代，將其與雷達(dá)圖像融合，可以較為準(zhǔn)確地辨別戰(zhàn)爭對(duì)該地域的毀傷程度。

關(guān)于雷達(dá)與視頻圖像實(shí)時(shí)融合的探測(cè)應(yīng)用問題，如果平臺(tái)上配備了CCD、熱像儀與雷達(dá)系統(tǒng)，白天可以采用CCD、熱像儀與雷達(dá)圖像的融合，在可見波段、3～5μm或者8～14 μm以及雷達(dá)波段構(gòu)成對(duì)可疑目標(biāo)的全頻譜融合觀測(cè)，晚上同樣可以采用ICCD、熱像儀與雷達(dá)圖像的融合，同樣在全頻譜波段對(duì)可疑目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的融合觀測(cè)，可以提高目標(biāo)的探測(cè)與識(shí)別概率。在高速公路上行駛的車輛如果裝備合成孔徑雷達(dá)與熱像儀，采用圖像融合技術(shù)后，可以大幅度降低車輛的追尾事故。