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水平梯度为：
垂直梯度为：
平均梯度为：合
3.1红外与可见光图像的成像原理及特征
3.1.1 红外图像的特征
红外图像的信号的大小取决于外界景物之间的温差，其辐射亮度分布主要由被观测景物的温度和发射率决定，即红外图像近似反映了景物温度差或辐射差，所以其具有优点如下:
（1）适合观察与背景有较大热对比度的目标；
（2）可以实现“全天候”，“全被动”观察，具有一定的穿透烟、霭、雾、雨、雪的能力，抗干扰能力强；
（3）可以在较远的距离上进行观察。
自然物体之间随时存在着热交换，因此，在局部范围内总是存在着热平衡的趋势，这使得物体本身的温差范围往往不大，同时由于目标和背景的红外辐射需经过大气传输，光学系统，光电转换和后续处理等过程，才能最终形成红外图像。所以，红外热成像系统热细节对比度很低，动态范围有限，物体在不同目标背景温度下会失去其自然表像。也就是说，红外图像表现细节的能力较差。
在理想情况下，红外探测器受均匀红外辐射时，各像元的输出信号幅度应完全一致。但是实际上，由于红外探测器材料结构缺陷，制作工艺误差等因素影响，造成了材料内部结构不均匀，使输出幅值出现不均匀的现象。这就会使采集的图像信号出现模糊和畸变，这就是所谓的热成像系统的非均匀性。综上所述红外图像具有以下缺点:
（1）由于受景物热平衡，辐射波长，传输距离，大气衰减等因素的影响，红外图像空间相关性强，表现细节能力差，对比度低，无立体感，视觉效果模糊；
（2）热成像系统的探测能力和空间分辨率低于可见光CCD阵列，使得红外图像的清晰度低于可见光图像；
（3）外界环境的随机干扰和热成像系统的不完善，给红外图像带来多种多样的噪声，比如热噪声，散粒噪声，1/f噪声，光子电子涨落噪声等。
3.1.2可见光图像的特征
可见光图像是通过成像器件获取场景中具有不同反射率的物体的各种反射光而形成的，它具有光谱信息丰富、分辨率高、细节清晰、动态范围大等优点，所成的图像含有丰富的几何和纹理细节，能够提供场景的细节信息，有利于观察者对场景的整体认知。可见光图像是人们最熟悉，最易于理解的图像。但是可见光传感器在恶劣的天气条件下对大气的穿透成像能力较差，在夜间的成像能力尤其差，此时需要在可见光传感器前增加像增强器，从而得到微光图像。
微光图像源于目标及其周围背景对夜晚自然辐射照明的反射。它利用的光谱区域是由月光，星光，大气辉光，以及它们的散射所形成的夜天光辐射。所以微光成像传感器只敏感于目标场景的反射，而与目标场景的热对比度无关，因而微光图像有较高的清晰度和空间分辨率，具有可见光图像的优点。
3.1.3 红外与可见光图像的比较
根据上两节的分析比较，可见光图像与红外图像主要有如下的区别：
（1）红外与可见光图像的成像原理不同。前者依据物体的温度不同或辐射率的不同进行成像，属于被动成像；后者依据物体反射率的不同进行成像，属于主动成像。
（2）红外与可见光图像的空间分辨率不同。由于红外波段辐射波长较可见光图像的长，因而红外图像的空间分辨率一般比可见光图像的低。
（3）红外图像与可见光图像对同一场景的灰度差异较大。可见光图像的灰度与红外图像的灰度相比层次分明。例如，在红外图像中道路和河流基本显示为同一灰度，但在可见光图像中表现为不同的灰度值；图像中的田间小路在红外图像中表现为低灰度，但在可见光图像中表现为亮灰度。
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