图像融合是指对来自于同一场景的不同类型传感器获取的多幅图像加以综合和处理,得到一幅包含更多信息的合成图像。图像融合技术一经出现就受到世界各国的关注,被广泛应用于军事、医疗和航天等领域。目前图像融合的研究主要都集中在算法研究及其软件实现方面,而忽视了融合算法的实时硬件实现研究。已有的硬件融合系统采用的融合算法也比较简单,难以取得较好的融合效果。本文以FPGA为核心器件,深入研究了基于非下采样轮廓波变换(NSCT)的图像融合算法的特点并实现了整个算法的硬件仿真。具体研究内容如下:基于NSCT的可见光和红外图像融合算法的FPGA实现是本文主要研究内容。NSCT能够实现图像的多尺度和多方向分解,是一种性能优异的图像处理算法,已被广泛的应用于图像融合领域。但由于其自身结构的复杂性,目前还未出现基于FPGA的NSCT算法的实现方案。本文在详细阐述了NSCT原理的基础上,分析了多种因素(滤波器类型等)对NSCT算法的影响。同时,为了兼顾图像的融合效果和FPGA的实时数据流处理特点,本文选取了基于直方图显著性特征的低频系数融合策略和绝对值取大的高频系数融合策略。另外,在保证融合图像质量的前提下,选择了最佳的NSCT结构,尽量降低对FPGA性能的要求。最后还对本融合算法的FPGA实现可行性进行了分析,形成了一套基于NSCT的图像融合算法的FPGA实现方案。在完成了基于NSCT的图像融合算法的整体结构设计基础上,本文采用Verilog HDL对设计进行了完全可综合的RTL级描述,并运用了同步设计的方法,提高了系统可靠性。本设计的主要模块包括:NSCT分解模块,图像融合模块,图像重构模块等。为验证各个模块功能的正确性,本文结合FPGA开发软件QuartusII15.0和Modelsim对上述设计的各个模块以及整个融合系统进行了仿真。另外,还采用了主客观的评价方法对融合图像的质量进行了评估,并从FPGA的资源占用率和实时性两个方面分析了系统性能。实验结果表明,本设计可以在FPGA上较好地实现分辨率为640*480的红外图像和可见光图像的融合,并且系统的延迟较小,可以实现图像的实时融合。