[实用新型]一种便携式红外图像与低照度图像融合系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理系统，特别是涉及一种便携式红外图像和低照度图像实时融合系统，属于数字图像处理技术领域。

背景技术

夜视技术不仅成为军队的不可缺少的现代装备，而且在各行各业有广泛的应用。近年来，随着非制冷红外探测器的国产化和价格下降，民用红外夜视市场进入快速增长期。

夜视技术包括红外夜视技术和微光夜视技术两方面。红外夜视中的热成像技术是一种被动红外夜视技术，通过借助目标自身发射的红外辐射来实现观察，它根据目标与背景或目标各部分之间的温度差或热辐射差来发现目标。热成像技术相对其他夜视技术有独特的优点，如可在雾、雨、雪的天气下工作，作用距离远，能识别伪装和抗干扰等。

微光夜视仪则是利用月光、星光等夜光，通过像增强器的光增强作用，帮助人眼实现夜间观察的一种夜视器材。主要由望远光学系统、像增强和高压供电装置组成。微光夜视图像的获得，可以使人类在亮度极低的天光环境下，依然能够较为清楚的观察到目标。随着CCD（电荷耦合元件）/CMOS（互补金属氧化物半导体）技术的发展，低照度传感器成为新的微光夜视技术的发展方向，低照度传感器设计的夜视成像产品成本大大降低，将进入各应用领域。

尽管红外夜视技术和低照度夜视技术各自取得了显著性地发展，但是依旧存在各自的局限性。利用红外传感器拍摄的红外图像在全黑的条件下也能够识别目标，但是层次和立体感较差，缺少细节和对比度，与可见光图像相比灰度分布方式不一致，不具有直观性和识别性特征；利用低照度传感器拍摄的低照度图像，与人眼已经适应的可见光图像在灰度分布上保持同一性，但是低照度图像传感器仅在天光条件下适用，全黑条件下则失效，且易受到强光影响。

图像融合是将两种来自不同时间或同一时间来自不同传感器所获取的关于同一场景的图像进行综合处理，并生成新的有关此场景解释的信息处理过程。利用图像融合技术，能够将两种不同来源的图像进行多级别、多层次、多方面地处理与综合，提取出更丰富、更精确可靠的关键信息。图像融合技术实现红外图像和低照度图像的融合，能够弥补各传感器的局限性，获得更为可靠的信息，使系统具有信息量大，可全天候观察等特点。目前的夜视装置仅能够提供单色的图像，利用图像融合中的伪彩色技术，则能够还原图像的彩色信息，更有助于目标识别。

目前，最常见的夜视融合技术是可见光与中、远红外波段的融合。从实现的手段上划分，图像融合的技术方案有两种：光学融合方法、全数字融合方法。简单光学融合依赖于光学结构，融合过程没有延迟，但融合的画面不方便调整，且无法实现储存记录功能；全数字融合方法将不同的夜视图像逐个像素地进行融合，能够更好地适应外界环境的变化，但是实现起来相对更复杂。

发明内容

本发明解决的问题之一是：克服现有简单光学融合系统中图像质量较差的问题，基于全数字融合系统方案集成高性能数字图像处理算法并实现较好的图像融合效果。

本发明解决的问题之二是：克服现有融合系统中视场、时间同步较难的问题，利用光学同步调焦设计以及图像信号处理器同步触发设计方法，满足视场、时间同步的同步需求，简化图像配准算法和图像融合算法的复杂性。

本发明解决的问题之三是：针对便携式融合系统中算法复杂度高但要求处理器体积小的矛盾，采用嵌入式多核异构微处理器AM572x作为系统控制中心以及图像数字化融合算法的运行载体，使系统设计容易实现小型化、便携化。

本发明为了克服上述不足，提供一种便携式红外图像与低照度图像纯数字化融合系统的实现方案，具体通过如下措施来实现：

一种便携式红外图像与低照度图像融合系统，包括低照度光学镜组、红外光学镜组、同步调焦装置、低照度图像传感器、红外图像传感器、低照度图像传感器驱动模块、红外图像传感器驱动模块、图像传感器模拟前端、低照度图像信号处理器、红外图像信号处理器、同步信号发生器、主控处理器、图像同步采集模块、数字图像处理模块、图像显示控制模块、显示切换按键、第一微显示器、第二微显示器、第一显示器放大镜组、第二显示器放大镜组、处理器外围电路、电源模块，所述图像同步采集模块、数字图像处理模块、图像显示控制模块分别为主控处理器的子处理单元。

进一步，所述主控处理器为AM572X型嵌入式多核异构处理器。主控处理器采用德州仪器的Sitara多核异构处理器AM572x作为主处理器并执行图像采集、图像处理、图像显示等相关程序，其中图像采集过程主要由多核异构处理器中的ARM核心控制，而图像算法主要运行在多核异构处理器的DSP核心中。