实时彩色图像融的合技术发展及其关键技术分析

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1、中国国际光电产业发展论坛论文集实时彩色图像融合技术发展及其关键技术分析倪国强，肖蔓君，秦庆旺（北京理工大学信息科学技术学院光电工程系，北京１０００８１）摘要：从彩色图像融合算法的发展出发，介绍几种基于视觉特性的彩色图像融合方法，分析实时彩色图像融合技术中的若干关键技术，如多源图像特征分析、实时图像配准、融合图像后处理等，总结国内外实时彩色图像融合技术的发展现状以及课题组取得的部分工作，针对其应用需求，提出未来发展将面临的挑战。关键词：彩色图像融合，视觉特性，图像配准图书分类号：ＴＮ２１６Ｒｅａｌ－ＴｉｍｅＣｏｌｏｒＩｍａｇｅＦｕｓ

2、ｉｏｎａｎｄｉｔｓＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＮｉＧｕｏｑｉａｎｇ，ＸｉａｏＭａｎｊｕｎ，ＱｉｎＱｉｎｇｗａｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｏｃｏｌｏｒｆｉｅｌｄ，ｓｅｖｅｒａｌｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ

3、ｓｂａｓｅｄｏｎｖｉｓｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｓｏｍｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｍｉｌ。ｓｕｃｈａｓｍｕｔｉ－ｓｏｕｒｃｅｉｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｆｕｓｅｄｉｍａｇｅａｎｄＳＯｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｒｅａｌ－ｔｉｍｅｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｕｒｗｏｒｋｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｏｃｏｍｐ

4、ｒｅｈｅｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ，ｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎ，ｖｉｓｕａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｉｍａｇｅｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ１引言图像融合技术最早于２０世纪７０年代后期提出，旨在将多源信道所采集的关于同一目标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，最后在系统输出端输出统一的图像，以供进一步决策和估计任务。这种充分利用多源数据的互补性和计算机智能化、高速运算能力的信

5、息综合处理技术，首先应用于军事领域，涉及到侦察、观瞄、精确制导、目标探测、识别和跟踪的各个方面，民用领域也遍及地球资源遥感与监测、天气预报、交通指挥和医学影像处理等。图像融合系统具有突出的探测优越性，能克服各单一传感器在几何、光谱和空间分辨力等方面的局限性，并利用其互补性提高图像质量，为后续处理节约时间、降低成本，并提高图像综合应用效能。因此从图像融合技术发展至今，一直受到各国普遍关注，并在实际应用中取得了明显效益。一般的，在目标识别或身份估计（属性判别）的层次上，图像融合可分为像素级融合、特征级融合和决策级融合三种。尽管多分辨算

6、法已经隐含特征级融合的部分特点，但通常仍认为其为像素级融合方法。目前像素级主流算法是采用多分辨分析结构，主要是针对灰度融合的方法。随着高性能的新型图像传感器不断涌现，人们对图像融合技术的要求也不断提高，在追求第２０５页中国国际光电产业发展论坛论文集充分利用和挖掘现有图像传感器潜力的同时，越来越强调融合图像应当符合人类视觉的特点，显示成简单、适合人眼观察的自然形式，可明显改善融合图像的识别性能，减小操作者的疲劳感。由于人眼对色彩更为敏感，其分辨力比灰度图像高，还具备很好的颜色恒定性和动态范围压缩能力，特别是目前彩色图像的高速采集、处

7、理、传输已成为现实，因此符合人类视觉特性的彩色图像融合技术及其实时实现成为重要的发展方向之一。本文将从彩色图像融合算法的发展出发，分析实时彩色图像融合技术中的几个关键技术难点（如多源图像特征分析、图像配准、融合图像后期处理等），对当前实时彩色图像融合技术的应用状况和发展趋势加以总结。２彩色图像融合算法的发展在灰度图像中，人眼只能同时区分出由黑到白的低于１００种不同的灰度级，而人眼对彩色的分辨力可达到几百种甚至上千种【１１。基于人眼视觉的这一特征，如果采用某种彩色化处理技术将蕴藏在多源信道图像灰度等级中的细节信息以彩色的方式来表征，

8、可以使人眼对图像的细节有更丰富的认识。最早的图像灰度假彩色编码融合方法，先对输入的多源图像进行灰度融合，然后将融合输出的灰度图像进行彩色编码输出彩色图像。这种方法是图像融合的后处理，其本质与图像融合并无直接联系，因此并不是实际意义上的彩色图像融合方