红外与可见光图像融合是图像融合技术的一个重要分支,通过综合两个不同波段的图像信息,使人眼或机器能够更全面、快速、准确地探测目标,提高人眼对场景的认知和理解能力,在军事和民用领域均有着巨大的应用价值。因此,对红外与可见光图像融合系统进行应用层面上地研究,具有重要的理论及现实意义。本论文以红外与可见光图像为研究对象,进行了图像融合基本理论阐述、融合算法设计、基于FPGA的系统搭建及系统的FPGA设计,完整地给出了图像融合系统的解决方案。在对本文图像融合系统总体架构进行了解的基础上,研究了红外、可见光探测器成像原理,从而明确了红外、可见光图像特征。两者探测器成像原理及图像特征的不同决定了它们所需的图像预处理过程,包括非均匀性校正、去噪、增强、配准等。最后对融合图像质量评价方法进行了综述,主要介绍了客观评价方法中的信息熵、平均梯度、边缘保持度及结构相似度四种方法。为解决已有融合算法的融合效果与硬件实现实时性的矛盾,提出了一种基于特征提取的红外与可见光图像融合算法。改进了数学形态学运算,利用改进顶帽运算将源图像分解为特征图像及背景图像;设计融合规则,对特征图像及背景图像分别进行融合处理;最后通过相加运算重构得到融合图像。实验表明,该方法能有效获取源图像的特征信息,提供丰富的背景信息,运算速度快,易于硬件实现。为实现对来自GWIR 03 02 XIA大小为640×480的红外图像与来自KAC06040大小为2816×2112的可见光图像的实时图像融合,对图像融合系统的功能要求进行分析,搭建了以Xilinx公司的XC6SLX150型FPGA为核心器件的图像融合系统。以本文图像融合系统为平台,采用模块化设计方法,完成了系统的FPGA设计并进行了一系列相关实验。首先,进行了ModelSim平台下的仿真实验,验证了各模块功能实现的有效性;其次,完成了系统的硬件调试;最后,进行了融合系统实验及结果分析。实验表明,图像融合系统搭建成功,系统图像融合效果良好,可实现实时处理,同时FPGA资源占用率较少,在资源及延时方面均为以后的研究保留了设计余量。综上所述,本文图像融合系统设计方案有效可行,除了能完成本文设计要求外,还可将系统功能扩展到图像融合预处理及其他波段图像的融合处理。经过进一步实验及设计优化,本文系统可进行工程应用,并对图像融合技术的研究有一定的借鉴意义。