紫外双光谱检测系统及其图像融合研究

论文摘要

人眼所能感知的可见光仅是电磁波谱中极窄的一段。各种新型成像传感器的出现，大大拓展了人类的视野，也使得人们有越来越多的手段获得各种图像。紫外(UV)光谱成像检测技术是欧美国家为军事目的发展起来的新型成像检测技术。它利用中紫外区的“日盲”(240—280nm的中紫外)特性，即目标发出的紫外线远远强于太阳的紫外辐射，通过双光谱图像检测系统观察和检测该波段的紫外目标信号与背景可见光图像，并利用图像配准与融合技术，把紫外光图像准确地定位于背景图像，形成合成图像达到检测目的。论文基于电晕放电的光谱特性，针对现有电晕放电检测手段的优缺点，提出了一种全天候、不受环境辐射和温度影响、响应速度快、可进行航拍的双光谱图像检测方法：两个光路分别对同一场景成像，一路是紫外图像(紫外目标信号)，一路是可见光图像(背景)，综合利用图像配准与融合技术，形成合成图像，在合成的图像中保留每个传感器所获取的重要信息，图像里既有紫外光源，也有可见光背景图像。通过合成图像不但可以知道是否存在电晕放电或火灾，并且可以知道它们的确切位置。接着重点介绍了图像融合理论和方法，对像素比较法、小波变换法和基于模糊矩阵的图像融合法作了重点介绍，提出了一种新的融合方法：基于模糊矩阵的小波变换图像融合法，它考虑了相邻像素间的相关性，降低了对边缘的敏感性。随后比较了它们的熵、交叉熵，结果表明：基于模糊矩阵的小波变换图像融合法融合效果最好，图像清晰而且融合边缘过渡平滑自然。本文所做的工作对应用于电晕放电检测的紫外相机的研究具有重要的铺垫作用，文章在总结所做工作的同时，还对进一步的工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的现状
• 1.2 双光谱检测系统的目的、意义
• 1.3 主要研究内容及内容安排
• 第二章 电晕放电及其检测
• 2.1 电晕放电现象
• 2.2 电晕放电产生的效应
• 2.3 电晕放电的光谱特性
• 2.4 电晕探测技术
• 第三章 紫外可见双光谱检测系统介绍
• 3.1 系统结构
• 3.2 光电成像系统
• 3.3 图像配准融合系统
• 第四章 图像融合理论及方法
• 4.1 图像融合研究背景和意义
• 4.2 图像融合技术研究现状
• 4.3 图像融合方法的分类
• 4.4 图像融合的层次
• 第五章 多分辨率图像融合
• 5.1 各种多分辨率分解方法
• 5.1.1 金字塔分解
• 5.1.1.1 高斯金字塔
• 5.1.1.2 拉普拉斯金字塔
• 5.1.1.3 其他的金字塔变换
• 5.1.2 小波变换
• 5.1.3 其他的多分辨率分解方法
• 5.2 多分辨率图像融合框架
• 5.2.1 多分辨率分解与合成
• 5.2.2 基于小波变换的融合规则
• 第六章 紫外可见图像的融合实现
• 6.1 图像预处理
• 6.1.1 系统噪声分析
• 6.1.2 紫外图像预处理
• 6.1.3 可见图像预处理
• 6.2 图像融合的实现
• 6.2.1 加权平均+像素比较的融合方法
• 6.2.2 小波变换的融合方法
• 6.2.3 基于模糊矩阵的小波变换融合法
• 6.2.4 模糊矩阵的图像融合法
• 第七章 图像融合质量评估
• 7.1 引言
• 7.2 图像融合质量的主观评估方法
• 7.3 常用的图像融合质量的客观评估方法
• 7.3.1 需要参考图像的评价方法
• 7.3.1.1 均方根误差（RMSE）
• 7.3.1.2 峰值信噪比（PSNR）
• 7.3.1.3 交叉熵（cross entropy）
• 7.3.1.4 相关系数
• 7.3.2 不需要参考图像的评价方法
• 7.3.2.1 熵（Entropy）
• 7.3.2.2 标准偏差（SD）
• 7.3.2.3 交叉熵
• 7.3.2.4 互信息（MI）
• 7.3.2.5 Xydeas和Petrovié提出的客观评价方法
• 7.3.2.6 Piella的客观评价方法
• 7.4 实验结果
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 发表或已录用文章
• 致谢