为了得到忠于人眼视觉特性的真彩色夜视图像, 根据典型目标夜间光谱特性以及微光夜视系统的成像模型, 基于最小欧氏距离原理, 提出了一种三波段真彩色夜视光谱划分方法。设置了实验室场景和室外场景, 对本文中提出的光谱划分方法与传统光谱划分方法进行了对比实验, 并对得到的真彩色夜视图像细节(空间频率)做了分析。结果表明, 相对于原始微光图像, 空间频率分别提高了61.2%, 52.0%; 本文中的方法对于典型目标(绿色草木)具有更好的彩色还原效果; 基于最小欧氏距离的光谱划分方法可将夜间可见光分离为三波段, 并可有效利用其光谱信息, 得到对于典型目标的具有自然感彩色且较原始微光图像信息量更为丰富的真彩色夜视图像。

为了得到具有自然彩色的夜视图像, 彩色夜视技术的研究成为夜视技术研究领域的一大热点。介绍了夜视技术的发展概况和获得具有自然感彩色夜视图像的彩色夜视技术手段, 主要可分为硬件方式和软件合成的方式, 其中软件方式主要有基于多传感器图像融合的方法和基于色彩传递的方法。详细介绍了两种方式的技术方案, 并对彩色夜视技术做出了技术展望。

针对夜视系统前加入窄带滤光片会使其输出图像的信噪比大幅降低的问题,设计了基于负滤光片的真彩色夜视系统,并分别以标准比色板和自然景物为探测目标,设置与基于窄带滤光片真彩色夜视系统的对比实验,利用输出的真彩色夜视图像边缘图与参考图像边缘图的相关系数值来间接评价信噪比。结果表明:在实验一中,当环境照度为0.51 lx时,基于负滤光片的方法与基于窄带滤光片的方法相关系数持平,当照度分别为0.12,0.04,0.01 lx时,前者相对于后者相关系数分别提高了14.9%,26.8%,128.0%;在实验二中,前者相关系数亦高于后者。故与传统真彩色夜视系统相比,基于负滤光片的真彩色夜视系统可工作于更低照度条件下,能够输出具有更高信噪比的真彩色夜视图像。

简要阐述了基于全波与三波段的真彩色微光夜视系统原理,结合图像融合的一般算法,研究了加权平均法、基于线性变换增强的Brovey法、 HIS(色调、亮度和饱和度)空间法及基于边缘分割的HIS法4种真彩微光夜视图像融合算法,详细阐述了融合算法的实现方法和过程。研究结果表明,利用基于线性变换增强的Brovey法,得到场景一和场景二的融合图像的综合客观评价指标值,分别为27.9647、31.2756,均大于其余3种算法得到的值。在这4种融合算法中,由基于线性变换增强的Brovey法得到的融合图像视觉效果最优。