彩色夜视技术经过多年发展,已被广泛应用在军事、航空、气象、医疗等各个领域。本文在研究多通道多传感器夜视探测技术的基础上,创新性的提出单通道时分复用多光谱夜视探测技术,解决了原多通道彩色夜视系统成本高、配准算法繁琐及结构复杂等问题。本文首先研究图像信号增强器件与多种光谱调制技术,采用液晶光阀(即LCLV)作为空间光谱调制器件,利用电压调控不同光谱的快速切换,结合微光成像器件实现单通道时分复用多光谱夜视图像信息探测获取。而后对微光多光谱图像彩色融合算法做大量研究改进与实验,并针对图像亮度不均、色彩扭曲等现象,将视觉理论模型的色彩增强方法引入融合算法中,提出了新的适用于微光多光谱图像的基于6值自适应确定的全局Retinex彩色融合算法以及基于梯度因子对比迭代的金子塔分层彩色融合算法,结合多种评价方法证明了算法在色彩校正和细节突出方面的有效性。最后搭建了基于LCLV单通道时分复用多光谱微光夜视实验装置,通过软硬件综合调试与实验,实现了色彩真实度高、视觉舒适感强的单通道多光谱彩色夜视,达到了拓展人眼在低照度环境下观测能力与识别能力的研究目标。