紅外、微光與可見光融合的信息感知系統(tǒng)

以傳感網(wǎng)為基礎的信息感知系統(tǒng)是重要的探測設備，目前的信息監(jiān)測和預警系統(tǒng)通常采用CCD、微光電視和熱像儀中的1種探測器單獨工作或2～3種探測器切換工作，存在各種探測盲區(qū)，不能發(fā)揮各自優(yōu)勢。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、可全天候工作的優(yōu)點，但分辨力低，所成圖像不符合人眼視覺習慣。向榮集團有限公司與南京理工大學對于這三種具有互補性的探測設備，通過多光譜圖像融合技術，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)境下對同一場景的圖像進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?？梢钥闯觯t外圖像能夠準確地探測熱目標，而ICCD圖像能夠提供較豐富的細節(jié)信息，但是難以檢測與景物無法分辨的目標。經(jīng)過圖像融合處理以后，在可見光和3～5 μm波段，融合圖像不僅準確反映出了目標信息，同時還較好地反映了細節(jié)。

在低照度環(huán)境下對同一場景的圖像進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。可知，在可見光和3～5μm波段，彩色融合圖像除保留了灰度融合特征外，在對目標的檢測、跟蹤、識別過程中，更符合人眼的視覺特征，有助于提高對目標的探測與識別概率。

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，另一顯著特點是CCD與紅外融合。在相同視場與高照度環(huán)境下，對中山陵景區(qū)進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性。

圖4是對遠距離建筑的觀察，在CCD探測系統(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)中通過切換對目標進行觀察。利用圖像融合技術，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，對同一目標，在兩個不同的光譜范圍，可以更客觀的評價該目標的熱輻射輻射特性和光譜反射輻射特性。

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

3 CCD與雷達圖像融合

CCD與雷達圖像融合，國外已經(jīng)報道了合成孔徑雷達與視頻圖像的融合在軍民領域有大量的應用。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、毀傷評估雷達等雷達圖像與紅外、微光、可見光圖像進行融合。

圖6是我國在4000 m高空對某一機場獲得的毀傷評估雷達圖像，除機場跑道外，圖像的目標識別存在一些問題，如果在軍事上作為毀傷評估，尚不能辨別跑道的真實情況。

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

對兩幅圖像進行了融合，其效果如圖8所示。將圖8與圖6相比，在雷達圖像中無法辨別的目標與衛(wèi)星圖像對照后可以注釋目標，增加對雷達圖像的理解。如果作為毀傷評估雷達，可以利用目前網(wǎng)站的信息，對感興趣的地域預先建立大型數(shù)據(jù)庫，在戰(zhàn)爭時代，將其與雷達圖像融合，可以較為準確地辨別戰(zhàn)爭對該地域的毀傷程度。

關于雷達與視頻圖像實時融合的探測應用問題，如果平臺上配備了CCD、熱像儀與雷達系統(tǒng)，白天可以采用CCD、熱像儀與雷達圖像的融合，在可見波段、3～5μm或者8～14 μm以及雷達波段構成對可疑目標的全頻譜融合觀測，晚上同樣可以采用ICCD、熱像儀與雷達圖像的融合，同樣在全頻譜波段對可疑目標進行實時的融合觀測，可以提高目標的探測與識別概率。在高速公路上行駛的車輛如果裝備合成孔徑雷達與熱像儀，采用圖像融合技術后，可以大幅度降低車輛的追尾事故。