本书系统地介绍了多传感器融合系统中的图像配准和图像融合关键技术。全书共6章，主要内容包括绪论，多传感器图像配准客观评价方法，多波段图像配准与融合技术，多传感器图像融合前端光学测试系统设计与实现, 图像融合的FPGA功能设计与实现，中、短波红外与激光测距融合信息感知系统设计与实现。
本书适合从事多传感器融合系统开发工作的科研人员及工程技术人员使用，也可供高等院校的研究生参考。
自20世纪70年代以来，图像融合技术已成为世界各国的研究热点。图像融合技术是夜视技术的一个重要分支。多传感器图像融合（如多波段红外、可见光、微光、紫外等融合）将所获取的关于同一场景的多传感器图像加以综合，生成一个新的有关此场景的图像，得到的融合图像中包含的信息比单一传感器图像更加丰富，能够更准确、更全面地表征所在环境下的图像信息，有利于后续的图像处理与分析。而图像配准技术是影响多传感器融合系统成像质量的关键因素。
红外与微光（或可见光）融合是多传感器图像融合技术的发展主流，在军用和民用领域发挥着越来越重要的作用。本书基于作者多年研究图像配准和图像融合技术的工作经验, 并结合多传感器融合系统开发中遇到的关键技术问题编写而成, 以期对从事多传感器融合系统开发工作的科研人员及工程技术人员有所帮助。
本书将图像配准和图像融合理论与实际应用相结合, 更加关注图像配准与融合技术的硬件实现。从实用角度出发,
本书系统地介绍了多传感器融合系统中的图像配准和图像融合关键技术。本书共6章，第1章介绍了图像配准技术、图像融合技术以及多传感器融合系统研究现状；第2章介绍了一种多传感器图像配准客观评价方法；第3章介绍了一种
多波段图像配准与融合技术；第4章介绍了多传感器图像融合前端光学测试系统的设计与实现方法；第5章阐述了图像融合的FPGA功能设计与实现过程；第6章介绍了中、短波红外与激光测距融合信息感知系统的设计与实现方法。
本书由北京工商大学邢素霞，南京理工大学张俊举、彭富伦、李英杰共同编著。邢素霞完成统稿工作，并负责编写第1、2、3、5章；张俊举编写第4章； 李英杰和彭富伦共同编写第6章。
在本书的编写过程中, 我们参考了一些文献的观点和素材，在此向相关文献的作者表示感谢。
此外，窦亮在本书的整理过程中给予了大力支持和帮助, 在此深表谢意。
由于作者水平有限，本书难免存在不妥之处，敬请专家和读者批评指正。
作 者
2023年5月
第1章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 图像配准技术研究现状 3
1.3 图像融合技术研究现状 4
1.4 基于FPGA的融合技术 5
1.5 多传感器融合系统研究现状 7
1.6 应用前景 11
本章小结 12
本章参考文献 12
第2章 多传感器图像配准客观评价方法 14
2.1 概述 14
2.2 多传感器图像配准评价指标 15
2.2.1 评价指标的选取 15
2.2.2 边缘清晰度指标 16
2.2.3 目标显著性指标 19
2.2.4 色彩一致性指标 22
2.2.5 多传感器图像配准综合客观评价指标 22
2.3 图像配准实验与结果评价 22
2.3.1 自然场景图像实验 22
2.3.2 路面场景图像实验 24
2.3.3 城市街区图像实验 26
2.3.4 主观评价实验 27
本章小结 29
本章参考文献 29
第3章 多波段图像配准与融合技术 31
3.1 系统成像特性分析 31
3.1.1 红外图像特性分析 31
3.1.2 可见光图像特性分析 33
3.1.3 图像的配准融合分析 34
3.2 图像配准技术 35
3.2.1 基于灰度信息的图像配准方法 36
3.2.2 基于特征的图像配准方法 37
3.2.3 常用的图像配准几何变换模型 38
3.3 图像融合预处理 39
3.3.1 灰度变换处理 39
3.3.2 空间滤波处理 40
3.3.3 几何校正处理 41
3.3.4 形态学图像处理 44
3.4 图像融合技术 46
3.4.1 加权平均融合 46
3.4.2 Laplace金字塔融合 47
3.4.3 快速二维经验模式分解融合 48
3.4.4 基于目标增强的形态学融合 51
3.5 多波段红外图像联合配准与融合方法 52
3.5.1 仿射变换参数估计 53
3.5.2 融合质量评价函数 54
3.5.3 迭代优化 55
3.6 多波段图像联合配准与融合实验 56
3.6.1 配准算法 56
3.6.2 实验数据 57
3.6.3 实验结果与分析 67
本章小结 70
本章参考文献 71
第4章 多传感器图像融合前端光学测试系统设计与实现 74
4.1 概述 74
4.2 系统光学测试原理 74
4.3 多传感器图像融合前端光学测试系统设计 75
4.3.1 系统组成和设计指标 75
4.3.2 光源设计 77
4.3.3 靶标设计 78
4.3.4 反射式平行光管设计 79
4.3.5 机械结构设计 80
4.4 融合系统视场大小测试 81
4.4.1 视场测试原理 81
4.4.2 视场测试误差分析 82
4.4.3 实验结果与分析 83
4.5 光轴平行度测试 84
4.5.1 光轴平行度测试原理 84
4.5.2 光轴平行度测试误差分析 87
4.5.3 实验结果与分析 88
4.6 图像分辨率测试 92
4.6.1 图像分辨率测试原理 92
4.6.2 图像分辨率测试误差分析 94
4.6.3 实验结果与分析 95
4.7 图像中心配准精度测试 96
本章小结 99
本章参考文献 99
第5章 图像融合的FPGA功能设计与实现 101
5.1 概述 101
5.2 图像预处理算法的实现 101
5.2.1 DSP Builder开发流程 101
5.2.2 改进中值滤波算法的实现 103
5.2.3 形态学tophat算法的实现 105
5.2.4 自动增强算法的实现 106
5.2.5 Gauss算法模板的实现 108
5.3 图像融合算法的FPGA实现 110
5.3.1 FPGA中融合算法的原理与结构设计 110
5.3.2 Laplace金字塔融合算法的实现 113
5.3.3 FABEMD融合算法的实现 118
5.4 实验结果与分析 122
5.4.1 系统成像实验 122
5.4.2 系统性能分析 123
本章小结 124
本章参考文献 125
第6章 中、短波红外与激光测距融合信息感知系统设计与实现 126
6.1 概述 126
6.2 系统总体结构 127
6.3 前端探测系统设计 129
6.3.1 制冷中波红外热像仪 129
6.3.2 InGaAs短波红外热像仪 131
6.3.3 激光测距仪 134
6.3.4 前端光学结构 135
6.3.5 光电转台 137
6.4 后端显示与控制系统设计 141
6.4.1 图形工作站选型 141
6.4.2 图像处理单元设计 142
6.4.3 上位机控制软件设计 143
6.5 系统功能的实现 144
6.5.1 图像配准功能的实现 144
6.5.2 图像融合功能的实现 146
6.5.3 图像拼接功能的实现 148
6.5.4 目标测距功能的实现 150
6.5.5 目标分割和跟踪功能的实现 150
本章小结 155
本章参考文献 155
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