[发明专利]一种基于FPGA的双波段红外图像伪彩融合算法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的双波段红外图像伪彩融合算法，首先是通过Cameralink视频接收系统接收同光轴设置的的红外长波相机和红外中波相机发送过来的图像信息，然后将接收到的两路数据送入FPGA中分别构建三层拉普拉斯金字塔，并对每一层图像进行均值计算并确定权值。在进行拉普拉斯金字塔构建的同时，由伪彩模块根据两幅输入的源图像计算出每个像元的Cr值和Cb值。将拉普拉斯金字塔根据计算出的均值进行加权计算并逆变换成灰度融合图像，最后将灰度图像、Cr值和Cb值一一对应并转换成RGB图像，通过Cameralink输出融合图像。本发明结合拉普拉斯金字塔变换和伪彩色算法，生成的融合图像色彩清晰、对比度高，在硬件平台的实现具有运算速度快、鲁棒性高等特点。

技术领域

本发明属于光电图像处理技术领域，具体涉及一种基于FPGA的双波段红外图像伪彩融合算法。

背景技术

红外图像融合是将多源信道采集到的关于同一目标的图像数据经过处理，最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后总合成高质量的图像，以提高图像信息的利用率、改善计算机解译精度和可靠性、提升原始图像的空间分辨率和光谱分辨率，利于监测。

红外图像是利用红外热像仪接收来自目标及背景的红外辐射，经过光电转换后将不可见的辐射转换为可见的图像。其优点是探测距离远、抗干扰性好、穿透烟雾霾的能力强，可全天候工作；可探测被遮挡的目标，能在黑暗条件下成像，探测时不易被发觉，具有隐蔽性。

单个红外探测器得到的图像具有很大的局限性，不能够反映出完整的图像信息。从红外图像来讲，长波段辐射的变化范围小于中波段的辐射对比度变化范围，一般目标的温度要高于背景的温度,因此长波段的红外图像能够保留景物的细节，中波段的红外图像能够突出目标、增大对比度。为使关于目标及场景的图像更加清晰完整，采用双波段的红外探测器对其进行采集，将采集的图像融合成一幅图像，该图像能够将各传感器图像的优点结合起来，使得融合后的图像信息更丰富、目标及场景更清晰。人眼对彩色图像的分辨能力要远远超过对灰度图像的分辨能力，所以对融合的灰度图像进行伪彩处理能够增强图像细节，提高融合图像的场景信息表达能力。

目前常见的图像融合方法有简单加权融合、小波变换融合、多分辨率金字塔融合、全信息融合等，其中简单加权融合和全信息融合对细节损失较大，细节突出不明显；小波变换计算量大，不利于硬件实现，难以保证实时性；而多分辨率金字塔融合效果好，虽然计算量大但多为整数计算，如何提高多分辨率金字塔融合的效果、简化计算利于硬件平台的实现是目前的研究重点。

发明内容

本发明提供了一种基于FPGA的双波段红外图像伪彩融合算法，通过将FPGA硬件平台上采集到的图像利用改进的拉普拉斯金字塔融合方法并与伪彩算法相结合，实现了双波段红外图像的伪彩融合。在保证图像亮度信息不变的情况下，改变了目标和细节的色度，提高场景的辨识度。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的双波段红外图像伪彩融合算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)同光轴设置两个Cameralink相机，在Full模式下，一个采集红外中波视频图像，另一个采集红外长波视频图像，并将采集到的红外中波视频图像和红外长波视频图像同时传输到Cameralink视频接收系统；

步骤2)将Cameralink视频接收系统接收到的红外长波视频图像和红外中波视频图像分为两路输入到FPGA，分别进行高斯滤波和上下采样，两路分别与其滤波前的图像作差，分别构建三层拉普拉斯差值金字塔，同时分别对每层滤波前的图像进行均值统计，并确定权值；

步骤3)根据Cameralink视频接收系统接收到的两路视频图像各个像元的差确定彩色融合图像的Cr值，根据上述两路视频图像各个像元的均值确定彩色融合图像的Cb值；

步骤4)根据步骤2)中的两路权值对两路三层拉普拉斯金字塔图像进行加权平均与逆变换，生成灰度融合图像；