多传感器图像融合技术的应用及发展趋势

彭硕玲

摘  要：多传感器图像融合技术是将多个传感器在相同时间下所取得的有关某个实际场景的图像或者相应的序列信息进行综合，形成一个全新的有关该场景的阐述，而这个阐述无法利用单一传感器来获取。通过将多个传感器所获取的图像信息进行融合，可有效弥补单一传感器图像存在的缺陷，增强图像的质量，有助于对事件及物理现象进行精确的识别、定位和阐述。由于图像信号过于复杂与特殊，多传感器图像融合技术并未取得广泛应用，且尚未构建起统一的理论系统，有待深入研究。

关键词：图像融合  传感器  质量

中图分类号：TN91   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）03（b）-0006-02

目前，利用遥感应用来获取数据信息的手段越来越多，由早期单一的可见光传感器到现阶段的多源传感器，其所收集的数据量越来越大。这些海量的数据对使用人员造成了极大的困扰，使得人们不得不研发更好的数据处理系统，以筛选出高质量的数据信息。通过开展研究发现，由各个传感器所收集的数据，不仅存在一定的互补性，而且存在较大的冗余性，这极大地弥补了单一传感器的缺陷。随后学者们开始尝试将这些海量数据融为一个整体来进行利用，以更好地发挥数据信息的作用。在20世纪80年代，该技术逐渐成为一种全新的技术-数据融合技术，并且在90年代以来，该技术取得了十分广泛的应用，在遥感图像的处理、工业领域等各个范畴中取得了广泛应用，各个数据融合技术也得到了深入的研发。

1  多传感器图像融合技术的概述

1.1 概念

图像融合技术属于多传感器数据融合技术中的一种，指的是将多个图像信息进行融合来获取相同场景下更为准确有效的图像阐述。对于各个图像数据中的互补信息及冗余信息，图像融合可以对其进行更好的利用。这个图像融合与人、机器所具备的视觉特性将会更为符合，有助于人们对图像进行深入的分析，对目标进行有效的检测、识别或者追踪。在某种状况下，由于受到各个因素的影响，如环境、目标所处的位置及状态等，单一传感器所采集的图像信息已无法满足目标及场景的检测需求，而图像融合技术可以很好地解决该问题。作为一种融合信息的一种核心手段，图像融合技术在社会上诸多领域都取得了广泛应用。

1.2 工作原理

由于对各个传感器获取的数据信息的互补性进行了充分利用，多传感器信息融合技术可以更加精确可靠地获取环境及目标的信息。与数据融合技术相对应，图像融合技术也存在3级：一是像素级。这一级属于最低层次的融合，其主要是对原始数据信息进行综合处理，如红外、可见光等，这种融合方式具有较高的精确度，且信息丢失量较小，但数据传输的任务量和计算量也是最大的。二是特征级。这一级属于中间层次，是对已完成预处理和特征抽取之后的信息进行综合性处理，从而对多传感器获取的数据信息进行分类、归纳和整理。它不仅可以对信息量进行有效的壓缩，而且可以储存一些重要的信息，并且这种融合方式要比像素融合的速度快。三是决策级。这一级属于最高级的信息融合，在进行融合之前，各个传感器所进行的处理已经实现了决策、分类工作，此时开展融合工作的本质就是根据相应的原则及各个传感器决策级分类的可信性进行协调，从而取得最佳的结论，为各个决策信息提供可靠的依据。这一级的融合具有较快的速度，但一定会损失相应的信息[1]。

2 多传感器图像融合技术的实际应用

2.1 应用领域

目前，该技术已经在社会多个领域取得了广泛应用。（1）智能机器人的领域。可以实现动作的控制、完成环境触觉力矩的反馈、实现目标的识别追踪。通过运用信息融合技术可以促进机器人的发展，而图像融合技术作为信息融合技术的分支，可以实现目标的自动识别。（2）医学影像的领域。手术过程中可以利用计算机进行辅助、对3-D表面进行校准。医学图像融合主要包含了3个步骤，分别为转换、配准和提取信息，该技术主要是运用多源图像来获取互补信息，提升临床诊断与治疗的准确性。（3）制造行业。该技术主要应用于电子线路及零件的检查、产品表面的检测、材料的检验等，同时也可以对产品的生产过程进行监管。（4）军事和司法的领域。该技术可以对陆战、海战及空战的事件及目标进行检测、识别与追逐，也可以用于隐秘武器的探测，同时可以为夜间飞行提供导航服务。（5）遥感的领域。以摄像及数字两种方法为基础的融合技术、电磁光谱的运用等。

2.2 应用举例

在军事的领域中图像融合技术有着广泛的应用。现代化的军用广电侦查系统及合成孔径雷达侦察系统有着复杂的载体环境，两个系统所具有的目标也具备显著的不明确性和多元化，同时由于单一传感器所具备的缺陷，仅仅可以收集环境的部分信息或某一个侧面信息，因此，若要利用单一传感器来感知和阐述环境、目标的特征是无法实现的。军事领域获取情报的关键来源就是采用多传感器手段，利用融合技术来融合多源信息，从而对相同事件或目标进行更加精确、更加本质的了解，这对军事侦查发挥着十分重要的作用。通过运用多传感器图像融合技术可以为军事决策提供可靠、精确的情报信息，同时利用该技术可以对多个传感器所获取的情报信息进行有效的整合处理，将各种先进的情报侦察及探测系统进行有效的集成，使它们可以相互弥补自身的不足，可以使各个传感器充分发挥自身在各个领域内的探测优势，实现资源与功能的共享互补、提升探测及对抗的性能、增加信息量。因此，该技术具有较大的应用潜力，其发展已经得到了各个国家的关注[2]。

3  多传感器图像融合技术的发展趋势

目前，这种技术大多集中在人眼和目标的识别中，日后的研究及应用领域将会是人们关注的热点，并且可以将目前存在的缺陷加以解决，其主要体现在下列几个方面：（1）对处于未知动态环境下依旧可以正常工作的多传感器图像融合系统进行研发，其中主要包含了可以独立运行的智能系统和辅助人们掌握环境信息的融合系统。（2）对各个融合算法进行研发，尤其是可以进行并行或实时处理的算法，在某些大型系统中，通过运用并行性较高的计算机，可以增强图像融合技术的作用效果。（3）发展多传感器融合技术所需的接口标准，加快相关系统的研发与运用。（4）对神经网络与人工智能相关的内容进行研究，推动特征级与决策级的融合发展。（5）积极研发科学合理的评价方法来评价图像融合的效果，以明确最优的融合算法。（6）对多传感器进行有效的集成工作，在传感器的芯片中包含了多个处理底层信号和融合算法的传感器，目前该工作已逐渐成为研究的重点内容[3]。

4  结语

多传感器图像融合技术主要是将各个类型的传感器所获取的相同场景下的各个图像数据信息进行有效的空间配准，并以此为基础将各种图像数据所具有的优势信息进行互补，同时将这些数据信息进行有效的融合，使其成为一种全新的、高质量的、庞大的图像信息。在信息融合技术中，图像融合技术是一个十分重要的分支，目前在军事、医疗、器械等多个领域都取得了广泛的应用。

参考文献

[1] 胡传奇，王檄，侯家槐.多传感器图像融合技术及其进展[J].测绘与空间地理信息，2010（2）：159-162.

[2] 刘雪峰，孙巧巧，赵文仓.多传感器图像融合技术[J].现代电子技术，2016，39（22）：158-162.

[3] 崔麦，周建军，陈超.面向军事应用的多传感器图像融合技术发展研究[J].国防技术基础，2005（4）：4-5.