立体显示是未来显示技术发展的重要方向，而左右眼视图颜色不一致是立体显示中常见的现象，会导致人眼观看时视觉不舒适。在立体显示条件下，不一致颜色的双目融合研究是传统颜色视觉研究的扩展和补充，不仅对了解人眼视觉系统视信息处理过程及机理有一定的科学意义，而且对解决现有立体显示技术视觉不舒适难题也有应用价值。本文对人眼双目颜色融合的相关研究文献进行了整理，从双目颜色融合、颜色融合与立体融合的交互作用及双目颜色融合对立体显示视觉舒适度的影响三个方面展开分析，总结了双目颜色融合的研究现状，指出目前对视觉系统的双目颜色融合与立体融合的交互机制仍然不完全清楚，研究结果多停留在现象描述上，缺乏定量的实验数据来建立双目颜色融合模型。并提出双目颜色不一致会影响立体显示视觉舒适度，而基于立体显示技术的图像增强方法将成为未来的研究热点。

特定目标或场景红外中、长波成像亮度差异较大，导致图像融合难以在灰度域取得较好效果，而彩色融合则可以有效地解决该问题。本文结合红外中、长波成像特点，对两种经典彩色融合算法进行了改进：通过引入相应的清晰度评价机制，实现对融合决策的优化。实验结果验证了改进算法的有效性。

长波红外与可见光图像的自然感彩色融合有助于观察者快速感知环境和发现目标, 而共光轴结构对于提高融合图像质量和简化配准算法具有独特的优势。为满足战场侦查、监视等需求, 设计了一种基于TMS320DM642数字信号处理器和ATmega32单片机的共光轴实时彩色融合系统。融合系统的长波红外和可见光成像系统平行放置, 利用分光镜和反射镜实现光路分离, 通过视场匹配和光轴校准实现双波段视频图像完全配准。图像处理程序基于DSP/BIOS嵌入式操作系统开发, 根据视频图像的特点, 采用基于CbCr查找表的自然感彩色融合算法。针对硬件特点, 对融合算法进行优化, 使720 pixel×576 pixel的单帧图像融合时间为9.18 ms, 满足25 frame/s的实时融合要求; 融合图像呈现自然色彩, 场景中的热目标易于辨识。文中对共光轴融合系统设计、实现过程中相关问题的研究具有参考借鉴价值。

红外与可见光图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法构建颜色查找表时存在的样本数据冲突和查找表不完整两个难题，提出一种基于BP 神经网络的自然感彩色融合算法。算法采用BP 神经网络对图像样本的二维灰度向量(g1, g2)和三维色彩向量(R, G, B)进行非线性拟合，从而获得灰度与色彩间的映射关系f(g1, g2)→(R, G, B)，并由此构建完整的颜色查找表。融合时，由输入的双波段图像的灰度g1,g2 和颜色查找表得到彩色融合图像。实验结果表明，本文融合图像颜色自然，景物易于分辨，在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet 算法的图像融合效果。

针对用传统的颜色传递算法得到的彩色融合图像 存在目标与背景颜色相近、目标变淡的问题,提出了一种基于颜色对比度 增强的红外与微光图像彩色融合方法。首先对红外和微光图像进行 了伪彩色融合,然后对彩色参考图像与伪彩色融合图像进行了颜色传 递。其次,采用大津分割法分割出了微光图像中的目标信息,并得到了目标 区域。最后,在HSI颜色空间中利用目标区域对颜色传递后的融合图像 的H、S、I分量进行了调整,并得到了最终的融合图像。实验结果表明,利 用该方法得到的彩色融合图像具有目标与背景对比度高、细节丰富、色 彩较好等特点,可提高人眼对场景的理解和对目标的快速识别。

机载传感器侦察及地面数据融合处理是美军军用研究实验室规划的无人机态势感知技术发展的第四等级。独立成分分析(ICA)应用于图像处理是在分析人眼视觉系统特性基础上利用稀疏编码的一种新颖的变换域方法, 具有多方向性、特征提取及边缘建模特性。色彩传递是目前融合图像自然感彩色化的最佳途径。以增强无人机态势感知为目的, 结合两者研究突出波段特征的自然感彩色融合方法。根据场景建立训练图像库并提取独立波段特征信息构建ICA域的分析核和综合核, 在ICA域按照区域能量融合规则生成灰度融合图像, 根据视觉任务将源图像线性映射到色彩通道赋予灰度融合图像彩色信息, 采用控向金字塔对源彩色融合图像和彩色参考图像的各通道进行多分辨率分解, 将各通道的子图像进行均值、方差传递, 最终获得类似彩色参考图像色彩的融合图像。人眼感知和客观评价表明: 融合图像波段特征突出且增强了细节信息, 色彩自然、舒适, 进一步改善了机载平台的场景感知。

考虑硬件资源与运算速度的需求, 设计了一种基于数字信号处理(DSP)的具有自然彩色效果的红外与可见光图像融合系统。该系统采用软硬件结合的方法进行双通道图像配准, 基于YCbCr空间实现伪彩色融合, 然后利用自然真彩色参考图像对融合结果进行颜色传递。系统采用基于统计特性的颜色查找表技术, 利用参考图像与伪彩色融合图像的统计特性修正颜色查找表, 提高了计算效率。在系统的硬件平台上进行了实验, 结果表明, 系统融合图像接近自然色彩, 在保留可见光图像细节的前提下, 有效地突出了红外图像中的热目标。该系统融合速率达到25 frame/s, 能够实现红外与可见光图像的实时融合与自然彩色化, 有助于观察人员快速地发现目标, 弥补了单一图像传感器的不足。

提出了感知清晰度评价模型, 来评价人眼对红外与可见光彩色融合图像细节和边缘的可辨识度。 首先, 利用人眼对比度敏感函数模型, 抑制在特定观察条件下图像中人眼不敏感的频率成分。 之后, 在局部频带对比度模型基础上, 结合人眼亮度掩模特性构造了感知对比度模型。 最后, 计算融合图像人眼兴趣区域(细节和边缘区域)的感知对比度, 进而评价融合图像的感知清晰度。 实验结果表明, 与现有的五种彩色图像清晰(模糊)度的客观评价模型相比, 考虑人眼视觉特性感知清晰度模型的计算结果与人眼主观感受具有较好的一致性, 可以有效地对彩色融合图像清晰度进行客观评价。

双波段/多波段融合成像技术受到普遍重视，使得双波段光学系统尤其是可见光/长波红外(VIS/LWIR)成像系统成为研究的重要方向之一。在分析反射式、折反式和折射式双波段成像系统的结构形式以及常用的折射共窗口系统的组成和特点的基础上，针对双波段系统在应用中的欠缺，设计了一款可用于手持式设备的VIS/LWIR共窗口折射望远系统，系统的主要技术指标为：0.6~0.8 μm (VIS)，8~12 μm (LWIR)，VIS=47 mm，IR=58 mm，2ω=9.8°，FVIS=2，FIR=1.3。设计结果符合各项指标，像质在两个波段均满足使用要求。整个光学系统尺寸为51 mm×93 mm×136 mm，结构紧凑，实用性强。

采用基于lαβ空间的色彩传递理论实现实时的红外与可见光彩色融合技术，并介绍了自行研制的红外与微光彩色融合系统的组成和工作流程。介绍了彩色融合技术在**中的典型应用：夜间狙击手探测和伪装车辆探测，并给出了实验图像。设计了一种图像中目标探测性的主观评价方法，并对两组实验图像进行了评价。实验结果表明，彩色融合技术能够大大提高**目标的探测性。