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作为下一代红外偏振探测系统的重大发展方向之一,实时红外偏振融合技术受到了国内外的密切关注。本文研究了红外辐射强度图像与偏振度图像实时融合成像的一系列关键技术,研究核心在于通过搭建一套实时红外偏振融合仿真系统,对红外偏振融合的一系列关键技术进行研究。为进一步搭建实时红外偏振融合成像系统,观测动态目标的偏振信息融合特征,以及实时红外偏振融合技术在目标探测和识别中的应用打下基础。本文主要在以下方面进行了研究:1.分析了各种实时偏振成像系统,在此基础上提出了一种基于微偏振探测器的实时红外偏振融合成像系统设计方案,在缺少微偏振器件的情况下,提出了一种仿真系统设计方案,并搭建了一套仿真系统。2.提出了一种微偏振图像仿真系统设计方案,制定了微偏振图像输出格式,并研制了一块微偏振图像仿真板。该微偏振图像仿真板可以60帧/s的速率通过光纤输出微偏振仿真图像。3.设计一种实时偏振信息融合处理系统,并开发出了一块实时偏振信息融合处理板,实现了对微偏振图像的预处理和融合处理:(1)开发了针对微偏振图像的一些预处理算法并在FPGA中进行了实现。其中包括空间分辨率提高、计算偏振度图像、以及统一量纲等算法设计。其中空间分辨率提高算法不仅实现了分辨率的提高,还提高了图像的质量,解决了因目标边缘过强而导致目标本身弱化的问题。对这些处理在FPGA中采用流水线的方式进行了实时实现,这极大的减轻了DSP中的运算量。(2)基于拉普拉斯金字塔、方向拉普拉斯金字塔、小波变换开发出三种针对红外辐射强度图像和偏振度图像的融合算法,并对采用三种融合算法得到的融合图像进行了定性和定量分析。并基于DSP平台对算法进行了验证和实时性分析。基于实时性因素的考虑,开发出一种简化的融合算法,并在DSP中进行了实现,将得到的融合图像通过EMIF接口传输到FPGA。FPGA将图像以60帧/s的速率通过光纤输出。4.设计了一种红外偏振融合图像显示系统,并开发出一块红外偏振融合图像显示板。首先通过光纤接收图像,然后基于乒乓操作机制,实现红外偏振融合图像的无缝缓冲和显示。