一種機(jī)載光電吊艙用圖像融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種機(jī)載光電吊艙用圖像融合方法，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變焦紅外、可見光 圖像的實(shí)時(shí)圖像融合輸出，從而在一路視頻中同時(shí)獲取目標(biāo)的紅外、可見光兩種特征信息。
【背景技術(shù)】
[0002] 光電吊艙在工作過程中通過一路視頻測(cè)控鏈路將視頻信息傳送給地面操作人員， 操作人員根據(jù)視頻信息進(jìn)行不同操作，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)搜索、跟蹤、定位等操作。多載荷光電吊艙 通常裝備了紅外、可見光成像系統(tǒng)，但是測(cè)控鏈路在同一時(shí)間只能傳輸單路視頻給操作人 員，如果需要觀測(cè)另外一路視頻，則需要執(zhí)行視頻切換指令，這給具體應(yīng)用帶來很大不便。 首先，單路視頻信息有限，導(dǎo)致目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率下降，同時(shí)，切換過程中容易造成目標(biāo)丟失， 需要重新人工搜索目標(biāo)，影響工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種機(jī)載光電吊艙用圖 像融合方法，將吊艙內(nèi)可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來，將目標(biāo)的紅外圖像特征 與可見光圖像特征融合于一路圖像視頻中輸出。最大程度滿足了光電吊艙對(duì)全天候晝夜偵 察的需求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：
[0005] 一種機(jī)載光電吊艙用圖像融合方法，所述機(jī)載光電吊艙中安裝有可見光成像系統(tǒng) 與紅外成像系統(tǒng)，所述圖像融合方法步驟如下：
[0006] (1)光軸標(biāo)校：將可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸調(diào)整為平行狀 態(tài)；
[0007] (2)以可見光成像系統(tǒng)的焦距為基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)變焦計(jì)算，得到紅外成像系統(tǒng)的相 應(yīng)焦距值，令可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，得到可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng) 各自的圖像；
[0008] (3)圖像配準(zhǔn)：通過可見光成像系統(tǒng)的焦距值與紅外成像系統(tǒng)的焦距值計(jì)算各自 的光學(xué)放大倍數(shù)并進(jìn)行圖像縮放，通過焦距所處焦距段位置計(jì)算偏移角度值并進(jìn)行圖像平 移補(bǔ)償；
[0009] (4)將圖像配準(zhǔn)之后的可見光成像系統(tǒng)的圖像與紅外成像系統(tǒng)的圖像進(jìn)行圖像融 合。
[0010] 所述步驟（1)將可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸調(diào)整為平行狀態(tài)， 具體通過如下步驟進(jìn)行：
[0011] (2. 1)尋取500m?3000m范圍內(nèi)的矩形邊界的目標(biāo)作為標(biāo)定目標(biāo)，所述標(biāo)定目標(biāo) 的邊界均勻；
[0012] (2. 2)將可見光成像系統(tǒng)中的可見光十字靶標(biāo)對(duì)準(zhǔn)所述標(biāo)定目標(biāo)的直角邊界，作 為標(biāo)定基準(zhǔn)；
[0013] (2. 3)切換至紅外成像系統(tǒng)，讀取紅外成像系統(tǒng)中的紅外十字靶標(biāo)的偏移量，所述 紅外十字靶標(biāo)的坐標(biāo)偏移量是指：紅外十字靶標(biāo)靶心與目標(biāo)縱向邊界之間的偏移像素值X 和紅外十字靶標(biāo)靶心與目標(biāo)橫向邊界之間偏移像素值Y;
[0014] (2. 4)根據(jù)步驟（2. 3)得到的偏移像素值計(jì)算紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)之 間的偏移角度值C;
[0015] (2. 5)通過公式V=tanC?H計(jì)算調(diào)整所述偏移角度值C所需添加的調(diào)整墊片的 厚度V，其中，H是相機(jī)結(jié)構(gòu)在安裝板上的兩個(gè)安裝孔之間的距離；
[0016] (2. 6)根據(jù)步驟（2. 5)中計(jì)算得到的調(diào)整墊片的厚度V為紅外成像系統(tǒng)添加調(diào)整 墊片，調(diào)整紅外成像系統(tǒng)的光軸角度，使得可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸 平行。
[0017] 所述步驟（2)以可見光成像系統(tǒng)的焦距為基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)變焦計(jì)算，得到紅外成像 系統(tǒng)的相應(yīng)焦距值，通過如下方式實(shí)現(xiàn)：
[0018]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)載光電吊艙用圖像融合方法，其特征在于：所述機(jī)載光電吊艙中安裝有可見 光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)，所述圖像融合方法步驟如下： (1) 光軸標(biāo)校：將可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸調(diào)整為平行狀態(tài)； (2) 以可見光成像系統(tǒng)的焦距為基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)變焦計(jì)算，得到紅外成像系統(tǒng)的相應(yīng)焦 距值，令可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，得到可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)各自 的圖像； (3) 圖像配準(zhǔn)：通過可見光成像系統(tǒng)的焦距值與紅外成像系統(tǒng)的焦距值計(jì)算各自的光 學(xué)放大倍數(shù)并進(jìn)行圖像縮放，通過焦距所處焦距段位置計(jì)算偏移角度值并進(jìn)行圖像平移補(bǔ) 償； (4) 將圖像配準(zhǔn)之后的可見光成像系統(tǒng)的圖像與紅外成像系統(tǒng)的圖像進(jìn)行圖像融合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電吊艙用圖相融合方法，其特征在于：所述步驟（1) 將可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸調(diào)整為平行狀態(tài)，具體通過如下步驟進(jìn) 行： (2. 1)尋取500m?3000m范圍內(nèi)的矩形邊界的目標(biāo)作為標(biāo)定目標(biāo)，所述標(biāo)定目標(biāo)的邊 界均勻； (2. 2)將可見光成像系統(tǒng)中的可見光十字靶標(biāo)對(duì)準(zhǔn)所述標(biāo)定目標(biāo)的直角邊界，作為標(biāo) 定基準(zhǔn)； (2. 3)切換至紅外成像系統(tǒng)，讀取紅外成像系統(tǒng)中的紅外十字靶標(biāo)的偏移量，所述紅外 十字靶標(biāo)的坐標(biāo)偏移量是指：紅外十字靶標(biāo)靶心與目標(biāo)縱向邊界之間的偏移像素值X和紅 外十字靶標(biāo)靶心與目標(biāo)橫向邊界之間偏移像素值Y; (2.4)根據(jù)步驟（2.3)得到的偏移像素值計(jì)算紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)之間的 偏移角度值C; (2. 5)通過公式V=tanC?H計(jì)算調(diào)整所述偏移角度值C所需添加的調(diào)整墊片的厚度V，其中，H是相機(jī)結(jié)構(gòu)在安裝板上的兩個(gè)安裝孔之間的距離； (2. 6)根據(jù)步驟（2. 5)中計(jì)算得到的調(diào)整墊片的厚度V為紅外成像系統(tǒng)添加調(diào)整墊片， 調(diào)整紅外成像系統(tǒng)的光軸角度，使得可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電吊艙用圖相融合方法，其特征在于：所述步驟（2) 以可見光成像系統(tǒng)的焦距為基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)變焦計(jì)算，得到紅外成像系統(tǒng)的相應(yīng)焦距值，通 過如下方式實(shí)現(xiàn)：
其中VF為紅外成像系統(tǒng)的相應(yīng)焦距值，IF為可見光成像系統(tǒng)的焦距值，VFmax為紅外成 像系統(tǒng)的最大焦距值，VFmin為紅外成像系統(tǒng)的最小焦距值，IFmax為可見光成像系統(tǒng)的最大 焦距值，VF^為可見光成像系統(tǒng)的最小焦距值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電吊艙用圖相融合方法，其特征在于：所述步驟（3) 進(jìn)行圖像配準(zhǔn)具體通過如下步驟進(jìn)行： (4. 1)讀取可見光成像系統(tǒng)焦距值f'胃； (4. 2)讀取紅外成像系統(tǒng)焦距值f'紅； (4.3)根據(jù)（4.1)中得到的可見光成像系統(tǒng)焦距值f'胃與（4.2)中得到的紅外成像系 統(tǒng)焦距值f't，并通過公式
分別計(jì)算可見光成像系統(tǒng)在可見光圖像 傳感器上的投影像高y'胃與紅外成像系統(tǒng)在紅外圖像傳感器上的投影像高y' 則紅外成像系統(tǒng)與可見光成像系統(tǒng)成像尺寸比例G為：
:r胃為可知可見光圖像傳感器像元尺寸，為紅外圖像傳感器像 元尺寸； (4. 4)以可見光圖像為基準(zhǔn)對(duì)紅外圖像進(jìn)行G倍的圖像縮放； (4. 5)通過可見光成像系統(tǒng)的焦距所處焦距段位置計(jì)算偏移像素個(gè)數(shù)； (4.6)根據(jù)（4.5)計(jì)算得到的圖像所需偏移像素個(gè)數(shù)對(duì)紅外成像系統(tǒng)的圖像進(jìn)行平移 補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光電吊艙用圖相融合方法，其特征在于：所述步驟（4. 5) 通過可見光成像系統(tǒng)的焦距所處焦距段位置計(jì)算偏移像素個(gè)數(shù)具體為： (5. 1)將可見光成像系統(tǒng)的焦距范圍均分為10個(gè)焦距段； (5.2) 在10個(gè)焦距段分隔點(diǎn)處采集可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)間相對(duì)光軸偏移 量，將采集的偏移量數(shù)值及其對(duì)應(yīng)的焦距值，繪制在縱坐標(biāo)為焦距值，橫坐標(biāo)為偏移量的坐 標(biāo)系內(nèi)，在兩個(gè)相隔采集點(diǎn)間用線性方式做近似擬合，得到焦距-偏移量二維坐標(biāo)系； (5.3) 根據(jù)（5.2)焦距-偏移量二維坐標(biāo)系計(jì)算偏移像素個(gè)數(shù)。
【專利摘要】一種機(jī)載光電吊艙用圖像融合方法，包括：(1)將可見光成像系統(tǒng)的光軸與紅外成像系統(tǒng)的光軸調(diào)整為平行狀態(tài)；(2)以可見光成像系統(tǒng)的焦距為基準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)變焦計(jì)算，得到紅外成像系統(tǒng)的相應(yīng)焦距值，(3)通過可見光成像系統(tǒng)的焦距值與紅外成像系統(tǒng)的焦距值計(jì)算各自的光學(xué)放大倍數(shù)并進(jìn)行圖像縮放，通過焦距所處焦距段位置計(jì)算偏移角度值并進(jìn)行圖像平移補(bǔ)償；(4)將圖像配準(zhǔn)之后的可見光成像系統(tǒng)的圖像與紅外成像系統(tǒng)的圖像進(jìn)行圖像融合。本發(fā)明將吊艙內(nèi)可見光成像系統(tǒng)與紅外成像系統(tǒng)關(guān)聯(lián)起來，將目標(biāo)的紅外圖像特征與可見光圖像特征融合于一路圖像視頻中輸出。最大程度滿足了光電吊艙對(duì)全天候晝夜偵察的需求。
【IPC分類】G06T5-50, G06T7-00
【公開號(hào)】CN104574332
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410827825
【發(fā)明人】丁祝順, 崔嵬, 劉少鵬
【申請(qǐng)人】北京航天控制儀器研究所
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日