随着光电成像技术的发展,可见光成像和红外成像得到了广泛的应用。可见光图像富含目标的色彩和纹理信息,符合人眼的视觉习惯,红外成像则反映了目标的温度分布信息。随着光电成像技术应用研究的不断深入,在许多场合需要在直接识别目标的同时又能得到目标的温度信息,这就需要将可见光图像和红外图像同时采集后融合显示。目前大量使用的可见光与红外图像融合系统均采用双通道图像输入,即两个独立的相机从不同的角度对同一目标成像,配准时只有目标不动时才能实现两幅图像的准确融合,无法实现运动目标的实时图像融合,大大限制了仪器的适用范围。本课题旨在为无人机电力巡线设计了一套单通道长波红外与可见光图像实时同步采集、拼接、传输与融合系统,本文主要对该系统电路设计与实现作了详细的说明。该系统硬件电路以可编程器件FPGA作为主控器件,首先通过FPGA对可见光CMOS图像传感器的控制,构建了一个分辨率为1280×1024,帧率为25帧的可见光成像电路模块,并设计了自动曝光算法,该算法以“中间灰度”为依据,结合自适应步长和固定步长曝光参数调整方法,实现快速准确地获取曝光参数。其次,在FPGA控制下,采用异步时钟域同步和静态相位调整等方法准确采集红外与可见光图像数据,并巧妙利它们的数据输出特点,实现了红外图像和可见光图像数据的同步采集,以满足图像融合系统对图像源的时间相关要求。同时,本文研究了一种通过HDMI接口同时传送红外与可见光两路视频的方案,通过SRAM将缓存的一帧可见光图像和一帧红外图像合并为一帧新的图像,实现将两路不同分辨率的视频拼接为一路1080P@25fps的视频,然后通过HDMI接口传送到上位机处理。最后,对所设计的硬件电路进行了测试,测试表明电路各模块的功能正常;结合上位机构建了红外与可见光图像的实时融合的客户端软件,最终实现了项目的需要,图像融合效果良好,达到了同时观察目标场景温度分布和空间纹理的设计目标。