本文针对航拍图像的曝光问题,设计并实现了一套基于航拍图像的多曝光融合系统。以多曝光图像融合功能为基础,结合自动调光的方式进行单张图像调节和回馈曝光参数,并在多曝光图像融合前加入图像配准工作,用于应对航拍图像间的移动特性。本课题具体内容归纳如下:第一,针对航空拍摄亮度复杂场景时,调光方式不能将航拍图像调整到适宜曝光的情况,提出了一种基于人眼视觉特性的自动调光方法。首先统计图像灰度信息,得到图像不感兴趣区域的灰度范围和具体位置,并依照其大小分配不同的权值,从而降低不感兴趣区域对调光的影响;最后得到调整后的符合视觉特性图像,并根据调整后图像的平均灰度值作为此场景下的曝光反馈值来回调成像设备。第二,针对航拍多曝光图像时摄像机与成像目标有相对移动的情况,采取融合前先配准的方法进行图像校正。针对航拍多曝光图像的特点和配准需求,选用SURF算法作为基础,并将无人机POS信息应用于航拍图像的配准中,通过图像坐标与地面坐标的转换关系,计算得到多曝光航拍图像间的重叠区域,使配准操作只在此区域中进行,从而提升匹配准确性并缩短配准时间。第三,针对航拍设备的动态范围远小于真实航拍场景的情况,采用拉普拉斯金字塔的多分辨率融合方法进行曝光融合,并将该方法转换到YUV空间中使用,从而保留航拍图像的色彩信息并防止色度偏离;在此基础上,提出了3种新的度量因子用于构建航拍图像的权重图,进一步提升算法效率和最终的融合效果。第四,对基于航拍图像的多曝光融合系统进行了设计与实现。首先基于实际需求完成了系统的总体方案,并将上述三种改进算法进行模块化实现;之后设计并搭建了系统界面,使得航拍图像的曝光处理更加便捷化;最后在系统中增添航拍图像的相关功能项,实现一套集多种功能的航拍图像融合系统。综上所述,本文首先对亮暗差别明显场景的航拍图像,进行了相关理论分析,并在自动调光、航拍图像的配准和多曝光图像融合技术上做了深入研究,取得基于人眼视觉特性的自动调光、结合飞行数据的图像配准和YUV空间上的多曝光融合等相关理论成果。最后根据这些研究成果,开发实现了一套完整的航拍图像多曝光融合系统。