多傳感器圖像融合應(yīng)用研究

原野 林宏 韓曉靜 肖舟旻 邢劭謙

【摘要】 多傳感器圖像融合的應(yīng)用表現(xiàn)在多個領(lǐng)域中，航空航天、軍事、醫(yī)療，以及其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，圖像融合條件下，多傳感器能夠?qū)?shù)字化信號反應(yīng)在圖像中，并把圖像特征充分的發(fā)揮出來。經(jīng)多維度、多測度空間處理，多源信息圖像的應(yīng)用功能會愈加豐富、多樣，不僅圖像的信號層、像素層、特征層能夠有機(jī)的融合在一起，其還會展現(xiàn)出不同種類、風(fēng)格的融合圖像。

【關(guān)鍵詞】 多傳感器 圖像融合 影響因素 應(yīng)用研究

在光學(xué)、電子學(xué)、攝影技術(shù)，以及傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的多重應(yīng)用表現(xiàn)下，圖像融合這一科研課題迅速發(fā)展起來。傳感器作為一種檢測裝置，在信息測量、信號編輯方面擁有強(qiáng)大的功能優(yōu)勢，它不但能在復(fù)雜環(huán)境下接收圖像信號，還能將多重信號一一過濾、整合在一起，形成融合型圖像。

一、傳感器圖像融合技術(shù)分類

1、信號層。傳感器接收的是源信號，所以相對于信號層的圖像融合，與其他種類相比，其圖像質(zhì)感、表現(xiàn)更好，因為首先信號的誤差小、傳感器信號處理能力強(qiáng)，微小、弱勢的信號都可以被檢測、處理到。信號層信號會混有隨機(jī)噪聲影響，該信號在估量過程會發(fā)生階段性改變，因此需要精準(zhǔn)確定、對比信號頻率才行。

2、像素層。像素層圖像代表的是不同程度的像素信息內(nèi)容，與信號信息不同，它具有一定的特征性，多半以圖像的形式展現(xiàn)出來。為了讓圖像能夠最真實、細(xì)膩的傳輸信號，傳感器會依靠濾波功能，對同種像素級的圖像信息源進(jìn)行映射處理，以謀求圖像信息源在融合后產(chǎn)生交互影響，進(jìn)而的形成豐富多元的融合圖像。如果各傳感器參加融合的圖像具有不同分辨率，則需要在映射處理的基礎(chǔ)上，對圖像信號源進(jìn)行細(xì)致、精密的對準(zhǔn)和校對，從高到底像素級，一步步提取、融合圖像信號源的各特征信息。

3、特征層。特征層體現(xiàn)在傳感器信息數(shù)據(jù)的融合特征，與信號層和像素層存在某種聯(lián)系，信號的原始特征、圖像信息源的特征，都能夠透過信息的“特殊含義”所展現(xiàn)出來，也就是說，在某特殊區(qū)域、特殊范圍、特殊時間內(nèi)，如果要求傳感器信息融合處理，那么首當(dāng)其沖的便會是特征層的信號內(nèi)容，因為其在邊界提取、同密度或同景深區(qū)域表示等方面存在較大差異，亦容易被發(fā)覺、應(yīng)用。

二、多傳感器圖像融合應(yīng)用研究

本文選擇紅外圖像與可見光圖像融合應(yīng)用為研究對象，探索多傳感器是如何實現(xiàn)圖像融合的，紅外信號具有感光、感溫功能，在不同溫度梯度環(huán)境中，紅外圖像所表現(xiàn)出來的信號內(nèi)容是存在明顯差異的。可見光圖像與其相比，可以展現(xiàn)、表露出諸多圖像上的信息細(xì)節(jié)，如：局部高度、表征狀態(tài)，以及光感亮度等等。該項技術(shù)應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，軍人要在夜晚的環(huán)境中組織進(jìn)攻，必須通過紅外傳感器探索、檢測周邊環(huán)境，在將其與可見光圖像融合，展現(xiàn)夜晚環(huán)境下真實的地區(qū)環(huán)境狀態(tài)，使軍人猶如在白天作戰(zhàn)。

為了進(jìn)一步豐富紅外圖像與可見光圖像的融合效果，技術(shù)人員選擇了特征層圖像融合技術(shù)，它首先利用紅外傳感器把周邊環(huán)境的探索信號、內(nèi)容搜集過來，再由濾波器、信號編輯器、圖像處理裝置，將其復(fù)制粘貼到傳統(tǒng)可見光圖像中，使檢測到的信號發(fā)揮圖像編輯、處理能力，通過信號的變化、編輯處理，使圖像展現(xiàn)可變的幾何圖形、方向、位置，以及特征的時域范圍情境狀態(tài)。紅外傳感器檢測到的圖像數(shù)據(jù)是信號翻譯過來的，所以準(zhǔn)度較高，可達(dá)到中級，如果精度要求還有待提升，可通過提高紅外傳感器檢索信號的頻率和波長，提高圖像數(shù)據(jù)的精度級別。此外，在把紅外傳感器中的眾多圖像信號進(jìn)行壓縮處理的過程中，可見光圖像也應(yīng)利用傳感器操作、檢測信號的附加特征，以做到紅外圖像與可見光圖像在像素級、信號層方面形成統(tǒng)一的處理模式。為了能夠使不同波段紅外圖像能夠與相同波段可見光圖像有效的融合在一起，工程人員還特意在紅外傳感器上設(shè)置了兩個波段檢測裝置，一來，是為了過濾與可見光圖像信號波段不相符的紅外圖像信號波段；二來，透過兩種波段信號的比對、分析，判斷融合圖像的精度、描述效果。

總的來講，無論是哪種傳感器圖像融合技術(shù)，在現(xiàn)實應(yīng)用中，都需要其他技術(shù)與統(tǒng)計計算處理工作予以支持，否則，技術(shù)應(yīng)用問題將始終伴隨著融合圖像應(yīng)用的整個過程。雖然本文只選用了紅外圖像和可見光圖像融合應(yīng)用案例進(jìn)行分析，但是其完全可以說明，在圖像融合中，圖像信號源的甄選、判斷、統(tǒng)計計算對于圖像融合效果來講至關(guān)重要，所以操作時，務(wù)必加以重視，并校驗準(zhǔn)確。

三、結(jié)論

通過上文對多傳感器圖像融合技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用問題展開討論發(fā)現(xiàn)，圖像融合技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，只要科學(xué)研究、技術(shù)升級需要，它是可以介入到方方面面的科研工作中，為工程人員提供較為準(zhǔn)確、多元功能的圖像信息。

參 考 文 獻(xiàn)

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