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距离选通激光主被动像的像素级融合研究

作　者: 王岩
导　师: 陆威
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 距离选通激光主动成像信息融合小波变换
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

激光成像雷达所成的主动像和被动像分别具有各自的特点，主动像中的强度像反映目标对激光的反射率信息，距离像反映目标的距离信息。由于激光功率有限，通常激光主动像中目标的边缘信息较差；而光学被动像目标边缘较清晰，目标强度信息较完整，但是没有距离信息，目标和背景融为一体，不利于目标的自动识别，两种图像信息之间存在冗余和互补，本文主要针对距离选通激光主被动像进行了图像融合的理论分析、仿真和实验验证，通过主动像和被动像的融合，可以获得更为丰富的目标信息，提高目标识别及抗干扰的能力。首先，提出了适合激光主被动像融合的融合算法。根据激光主被动像的图像特点和融合目的提出了改进的基于小波的图像融合算法，在低频部分采用改进的加权融合算法，即先加权平均，对激光像进行信息补偿，然后减去系数差异，去掉图像背景，高频部分系数绝对值取大。其次，提出了适合距离选通激光雷达的图像融合方案。利用基于小波变换的融合方法将激光强度像与被动像融合成为复合强度像，在保留被动像丰富信息的基础上，滤除被动像中目标以外的背景，再将复合强度像与主动距离像融合，得到融合后的三维距离像。再次，进行了仿真图像融合实验。建立了仿真的三维模型并生成了仿真激光主被动像和参考图像；对仿真主被动像进行了融合尝试，讨论了分解层数对融合效果的影响，得出了基于仿真图像的最优分解层数；采用改进的基于小波的融合算法对图像融合，结果显示，通过融合对主动像进行了信息的补偿，并且没有引入被动像中的背景干扰，复合强度像与距离像融合得到的三维距离像与未融合的距离像比较，可以看出目标更多的纹理和细节，达到了融合目的，验证了融合方案和融合算法的可行性，通过与其他融合算法的比较，验证了融合算法的优势。最后，进行了静态激光主被动像融合实验验证。对440米和700米处目标进行了成像实验，通过主被动像的融合实验，进一步验证了融合方案和改进的融合算法的可行性，结果表明，通过上述融合方案和融合算法，能够在保留距离信息的同时，有效的提高距离像的清晰度，丰富了图像信息。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 图像融合技术及其发展  9-14
    1.2.1 图像融合的层次  10-12
    1.2.2 像素级融合算法的发展  12-14
  1.3 激光主被动像融合国内外研究现状  14-16
  1.4 主要研究内容  16-17
第2章距离选通激光成像技术及基于小波的图像融合算法  17-27
  2.1 距离选通激光主被动成像技术及图像特点  17-18
  2.2 基于小波的图像融合方法  18-23
    2.2.1 基于金字塔形小波变换的图像融合原理  18
    2.2.2 基于小波变换的图像融合过程  18-20
    2.2.3 常用的小波系数融合规则  20-23
  2.3 图像融合算法的评价方法  23-26
    2.3.1 基于图像自身统计特性的评价  23-25
    2.3.2 基于融合图像与参考图像差异的评价  25-26
  2.4 本章小节  26-27
第3章融合方案设计与仿真主被动像的融合及评价  27-43
  3.1 激光主被动像融合方案  27-28
  3.2 仿真系统实现  28-31
    3.2.1 经典雷达方程  28-29
    3.2.2 仿真软件  29-30
    3.2.3 噪声模块  30-31
  3.3 主被动仿真图像的生成  31-33
  3.4 仿真主被动图像的融合研究  33-41
    3.4.1 融合前预处理  33
    3.4.2 仿真图像的融合与评价  33-40
    3.4.3 融合三维距离图像生成  40-41
  3.5 本章小节  41-43
第4章静态激光主被动像融合的实验验证  43-56
  4.1 主被动像的获取  43-46
    4.1.1 实验概述  43
    4.1.2 主被动像的获取  43-45
    4.1.3 融合前预处理  45-46
  4.2 主被动像融合实验及结果分析  46-55
    4.2.1 最优分解层数的选择  46-50
    4.2.2 基于改进的融合算法的实验图像融合结果  50-53
    4.2.3 融合图像三维距离图像生成  53-55
  4.3 本章小节  55-56
结论  56-57
参考文献  57-60
攻读学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

距离选通激光主被动像的像素级融合研究

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