红外、微光与可见光融合的信息感知系统

　　以传感网为基础的信息感知系统是重要的探测设备，目前的信息监测和预警系统通常采用CCD、微光电视和热像仪中的1种探测器单独工作或2～3种探测器切换工作，存在各种探测盲区，不能发挥各自优势。微光电视和CCD易受天气影响，穿透烟雾能力差；热像仪具有穿透烟尘能力强、可全天候工作的优点，但分辨力低，所成图像不符合人眼视觉习惯。向荣集团有限公司与南京理工大学对于这三种具有互补性的探测设备，通过多光谱图像融合技术，研制出了红外、微光、可见光多光融合的信息感知系统，本文将介绍其主要功能。

　　1 ICCD与红外图像融合

　　利用多光谱图像融合系统，在低照度环境下对同一场景的图像进行了采集与灰度融合，如图1所示。其中a) 是ICCD图像，b)是红外图像，c)为灰度融合图像。可以看出，红外图像能够准确地探测热目标，而ICCD图像能够提供较丰富的细节信息，但是难以检测与景物无法分辨的目标。经过图像融合处理以后，在可见光和3～5 μm波段，融合图像不仅准确反映出了目标信息，同时还较好地反映了细节。

图1 ICCD与红外的灰度融合图像

　　在低照度环境下对同一场景的图像进行了采集与彩色融合，如图2所示。其中a) 是ICCD图像，b)是红外图像，c)是彩色融合图像。可知，在可见光和3～5μm波段，彩色融合图像除保留了灰度融合特征外，在对目标的检测、跟踪、识别过程中，更符合人眼的视觉特征，有助于提高对目标的探测与识别概率。

图2 ICCD与红外的彩色融合图像

　　2 CCD与红外图像融合

　　多光谱图像融合系统除具备ICCD与红外融合功能外，另一显著特点是CCD与红外融合。在相同视场与高照度环境下，对中山陵景区进行了图像采集与融合，图3是森林中公路上的车辆与两旁行人的情况，在融合图像中，在可见光和3～5 μm波段，突现了两传感器的光谱特征与互补性。

图3 相同视场的CCD与红外图像融合

　　图4是对远距离建筑的观察，在CCD探测系统中没有观察到的建筑，由于在融合图像中发挥了3～5 μm波段热像仪的观测效果，致使融合图像中建筑物清晰可辩。

图4 相同视场的红外与可见光融合图像

　　在一般的跟踪系统中，通常采用大视场搜索，小视场跟踪方法，在显示系统中通过切换对目标进行观察。利用图像融合技术，可以研制大小视场不同的搜索跟踪融合系统。图5给出了不同视场的红外与可见光融合图像，对同一目标，在两个不同的光谱范围，可以更客观的评价该目标的热辐射辐射特性和光谱反射辐射特性。

图5 不同视场的红外与可见光融合图像

　　无论军事与民用，如果在信息平台中配装了CCD与热像仪，就可以采用图像融合技术，将可见光波段、3～5 μm或者8～14 μm的信息进行融合，充分提高对待发现目标的感知性能。

　　3 CCD与雷达图像融合

　　CCD与雷达图像融合，国外已经报道了合成孔径雷达与视频图像的融合在军民领域有大量的应用。利用目前研制的红外、微光与可见光融合的信息感知系统，可以探索防撞成像雷达、毁伤评估雷达等雷达图像与红外、微光、可见光图像进行融合。

　　图6是我国在4000 m高空对某一机场获得的毁伤评估雷达图像，除机场跑道外，图像的目标识别存在一些问题，如果在军事上作为毁伤评估，尚不能辨别跑道的真实情况。

图6 4000m高空某一机场的雷达图像

         图7是从网站下载的该机场的卫星图像(CCD)，是多次拼接的结果。在网站上可以对该图像放大，获得清晰的可视效果。

图7 相同视距下由网站获得的卫星图像CCD

　　对两幅图像进行了融合，其效果如图8所示。将图8与图6相比，在雷达图像中无法辨别的目标与卫星图像对照后可以注释目标，增加对雷达图像的理解。如果作为毁伤评估雷达，可以利用目前网站的信息，对感兴趣的地域预先建立大型数据库，在战争时代，将其与雷达图像融合，可以较为准确地辨别战争对该地域的毁伤程度。

图8 相同视距下雷达与卫星图像CCD的融合

　　关于雷达与视频图像实时融合的探测应用问题，如果平台上配备了CCD、热像仪与雷达系统，白天可以采用CCD、热像仪与雷达图像的融合，在可见波段、3～5μm或者8～14 μm以及雷达波段构成对可疑目标的全频谱融合观测，晚上同样可以采用ICCD、热像仪与雷达图像的融合，同样在全频谱波段对可疑目标进行实时的融合观测，可以提高目标的探测与识别概率。在高速公路上行驶的车辆如果装备合成孔径雷达与热像仪，采用图像融合技术后，可以大幅度降低车辆的追尾事故。