MATLAB的EMCCD彩色夜视生成算法研究(3)
彩色夜视的研究需求来源于人的眼睛对彩色等级的分辨率是灰度等级的数百倍，人眼可以从场景物体的色调中获取更多的信息。随CCD器件的发展，EMCCD的诞生使微弱光信号实时动态探测得以实现。但是，EMCCD是单色电子元件，只感应到亮度，而无法感应到色彩[12]，所以EMCCD在夜晚微弱光照下也只能获得信噪比高的黑白图像，而不能实现彩色成像。
彩色夜视技术是在夜视技术基础上的进一步发展，它不仅具有民用价值，更是现代军事侦察的关键技术之一。国外早在七十年代就开始彩色夜视的研究尝试，而国内在这方面的研究开展得就比较晚。
七十年代时期，菲利浦公司基于像增强的彩色夜视方案以失败告终。九十年代，许多发达国家对彩色夜视装置的研发迈出了脚步。1995年，美国西屋AID公司采用三片制冷CCD开发彩色微光摄像机[13]。2009年6月份，ITT 公司与美军共同研发了一种新的的夜视装备AN/PSQ-20 增强型夜视镜[14]，士兵们在夜间可通过该头盔看到眼前景象的微光与红外的融合图像。2013年，tenebraex公司研制的彩色夜视仪通过一个光学滤波器上红绿蓝三种滤波片的交替使用来合成彩色图像。2014年，夏普推出的LZ0P420A红外彩色夜视摄像机能够以30帧频和1280*720的分辨率在全黑的环境下进行彩色摄像，但是它的缺陷在于需要辅助红外发光管来实现主动成像。
国内对于彩色夜视技术的研究更多的是停留在其理论研究和实验室系统上，距离成熟完善的彩色夜视产品出现还有一段距离。1997至1998年昆明物理研究所研究了多传感器融合中的配准技术与融合技术[15]。南京理工大学从1993年起针对微光与红外，微光与紫外，“400-900nm"双谱微光彩色夜视融合展开了研究，并搭建了微光与紫外双通道彩色夜视系统[16]。
1.4 本论文主要的研究工作及布局
本文从基于Bayer滤波器的插值算法和微光与红外的融合算法两个方向来研究EMCCD的彩色夜视算法，研究的内容主要有：
（1）EMCCD的结构与工作原理；
（2）通过对灰度图像各种统计量的计算来分析插值与融合后的彩色图像；
（3）在插值算法中引入了模板色调一致性和边缘方向的分析，以此修正插值点；
（4）在小波域引入了区域分析，主成分分析理论以及统计量的色彩传递来改善红外与微光图像融合效果。
论文布局为：
第一章 绪论 简单介绍了EMCCD相比于其他CCD器件的成像优势和广泛运用，以及国内外对EMCCD和彩色夜视技术的研究发展；论文的主要研究内容和章节分布。
第二章 EMCCD成像系统 介绍EMCCD结构，成像过程，倍增过程以及四种噪声来源与分布。
第三章 彩色夜视算法 对国内外已有的基于Bayer滤波器的插值算法和微光与红外图像的融合算法作出分类，分析与总结。
第四章 彩色图像评价 提出了用于插值和融合图像的各种彩色评价方法，在本论文中选取各分量的峰值信噪比作为插值图像的评价办法以及选取四个方向共生矩阵统计量和平均梯度为融合图像的评价方法。
第五章 基于Bayer滤波器的彩色夜视算法实现 介绍了几种滤波器阵列以及对基于Bayer滤波器的采样图像分别采用了双线性插值算法，基于区域色调一致性的算法和基于边缘修正的算法，在MATLAB上仿真实验并分析了实验结果。
第吹冰章 微光与红外彩色夜视融合算法实现 首先介绍了本章用于图像融合的两种颜色空间为RGB颜色空间和YUV颜色空间；融合前对微光和红外图像分别采用的自编的中值滤波和Laplace锐化；介绍了基于小波的最大值、均值、区域分析、主成分分析的融合算法原理，基于拉普拉斯、FSD金字塔的融合原理以及基于直方图、统计量的色彩传递融合原理，对 MATLAB的仿真结果作出评价与对比分析。