近年来,随着中小型无人机在空中飞行领域的应用日益增加,加之其在航拍对地观测中具有的突出优势,尤其是中低空观测中,发挥着越来越重要的作用。此外,伴随着航拍观测应用越来越广泛,对夜晚环境下的观测需求越来越高。由于夜晚航拍观测的特殊性,本文对夜晚航拍对地观测图像对比度低、视觉能见度差等图像清晰化难点进行了深入分析,开展了相关算法理论研究工作,并在其硬件可实现性方面也做了有益探索。主要研究内容如下:一、针对航拍对地观测图像相比较于普通自然图像成像距离较远的一般性特点,且夜晚情况下航拍图像主要边缘轮廓信息损失会更为严重的问题,利用优良的导引滤波算法理论,突出了颜色迁移中的关键迁移系数,解决了夜晚航拍对地观测图像结构弱化的问题。二、针对夜晚航拍观测图像低光照背景,且伴随复杂人造光源干扰的问题,本文采用了颜色迁移算法,可灵活设计参考图像改变夜晚图像的背景光照水平。利用改进后的颜色迁移算法,解决了夜晚航拍对地观测图像颜色容易失真的问题。三、针对现有图像清晰化方法主要以计算机平台的算法验证为主,本文研究了整个算法的硬件实现问题,实现了改进后的颜色迁移算法的DSP平台硬件验证。最后对本文所提算法进行了验证实验,实验结果表明:本文算法在视觉感观与客观评价两方面均优于参考算法,尤其是对夜晚航拍对地观测图像清晰化的表现更为突出,为未来夜晚低空航拍对地观测图像快速清晰化提供一定的帮助。