红外与微光／可见光图像融合技术由于充分利用了两种成像技术的优势和互补性,已经成为图像融合领域的热门研究课题,并广泛地应用于军事及民用的各个方面。对图像融合系统的性能要求也随着其应用范围的拓宽而提升,如何提高其便携性及实时性、降低其成本与功耗、实现效果较好的融合算法等问题都亟待解决。针对上述问题,本文以研制红外与微光融合夜视系统为核心,对图像融合算法及硬件实现进行了研究。首先,介绍国内外融合算法及系统的发展概况,进而阐述一般融合系统的设计思路及本系统的具体实施方案,包括硬件结构与软件设计。其次,研究了双源图像的预处理及同步配准,并最终在FPGA上实现,预处理包括对红外图像的对比度增强处理以及对微光图像的递归去噪处理。图像配准使用仿射变换,使用的缩放算法为双线性插值。然后,根据FPGA的运算能力和并行处理特征,研究并改进优化传统的图像融合算法,最终在系统中实现拉普拉斯金字塔图像融合、色彩传递伪彩色融合两种算法。其中,针对传统金字塔提出一种基于同分辨率的塔式分解与重构方法,针对色彩传递的计算复杂度过高提出一种优化方法,大大减少计算量。二者最终得到的融合图像效果良好,且符合实时性需求。最后,为了解决使用中保存图像的问题,提出了一种基于JPEG压缩的图像保存方法,在FPGA内部完成图像JPEG压缩编码的过程。实验表明,系统压缩编码后的数据经解压缩还原后完全正确,质量良好,平均压缩比为15：1左右。