[發明專利]一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201410843190.3
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104501959A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張天序;劉祥燕;戴小兵;劉立;喻洪濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J5/20;G06K9/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于圖像識別與紅外探測技術領域，更具體地，涉及一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置。

背景技術

所有溫度高于絕對零度的物體都能產生紅外輻射，溫度越高，輻射出的能量就越大，而且物質的光譜特性曲線是唯一的。光譜數據采集主要研究采集目標場景或者感興趣區的光譜數據的方法和技術。該技術廣泛應用于遙感領域，為研究各種目標背景的光譜特性，進而對場景進行分類、監視與目標探測識別提供數據基礎。

紅外圖譜關聯是指紅外圖像和紅外光譜相結合進行目標探測，可以增大探測范圍目標的種類、提高目標識別能力。因此，國內外都非常重視研發相關光譜成像設備。目前，常用的圖譜探測設備為多光譜掃描儀和傅立葉變換紅外成像光譜儀。多光譜掃描儀一般安裝在飛行器上，其掃描轉鏡旋轉，使接收的瞬時視場作垂直于飛行方向的運動，從而實現掃描。由于飛行器的前向運動，多光譜掃描儀即完成二維掃描，地物景象被逐點掃過，并逐點分波段測量，從而獲得多光譜的遙感圖像信息。較適用于靜止目標的非實時探測，對于運動目標難以適用。傅立葉變換紅外成像光譜儀能夠提供豐富的二維空間信息及第三維的光譜數據，即二維空間成像的每一點都可以提取光譜信息。這種設備圖像、光譜探測共一個傳感器，信號處理信息量非常大，無法同時實現高空間分辨率和高時間分辨率，且價格昂貴，用戶難以接受。

在許多實際應用中，靜止的地物和天空背景的光譜并不需要實時獲取，而需要利用光譜特性對場景中運動目標或時變對象(局部區域)進行自動實時地檢測識別探測識別，如飛行中飛機、海上的船舶、行駛中的車輛、火災、爆炸等。

現有的“圖譜一體化設備”原理樣機，能實現上述多個運動目標和時變對象的自動檢測與光譜識別，但其存在以下幾個問題：(1)該設備只能獲取中波波段(2μm～5μm)的光譜，而常溫和低溫目標的光譜特征主要在長波波段(8μm～14μm)，對此類目標該設備不能進行有效探測；(2)該設備對視場中感興趣的目標都測其紅外圖像和光譜，而對于只用紅外圖像就可以有效探測識別的目標該設備也測其光譜進行光譜特征識別，降低了探測識別的效率；(3)該設備采用步進掃描跟蹤轉鏡，跟蹤精度比較低；(4)該設備采用紅外窗口可以有效保護內部光學部件，但對于較好試驗條件的靜止平臺常規目標探測的使用需求，沒必要采用紅外窗口以降低成本。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種紅外圖譜關聯智能探測方法及裝置，旨在解決現有紅外圖像探測設備在空間分辨率低目標形狀信息不可用時不能有效探測目標，現有紅外圖譜探測設備在空間分辨率高目標形狀信息可用時用圖譜關聯探測識別效率低、不能有效探測常溫和低溫目標的問題。

本發明提供了一種紅外圖譜關聯智能探測方法，包括下述步驟：

(1)獲取目標場景的紅外圖像，并對紅外圖像進行圖像處理，提取場景中的N個目標；N為大于等于1的整數；

(2)根據目標與視場中心的距離，由小到大對所述N個目標進行排序；

(3)對場景中的第i個目標進行基于形狀信息的目標識別，當第i個目標的識別率大于等于設定的閾值時，則進入步驟(4)；當第i個目標的識別率小于設定的閾值時，則進入步驟(5)；i的初始值為1；

(4)i＝i+1，并判斷i是否大于N，若是，則結束，若否，則返回至步驟(3)；

(5)通過改變視場范圍，使得第i個目標與當前時刻紅外圖像的視場中心重合；

(6)將第i個目標輻射的紅外光分成兩束，一束光經過成像后獲得圖像，另一束光經過干涉后得到干涉圖，再進行傅里葉逆變換獲得光譜；

(7)對所述光譜進行處理并提取目標光譜特征；目標光譜特征包括光譜峰值、峰值波長、光譜峰個數及間距、光譜峰的面積；

(8)將所述第i個目標的光譜特征與預設的數據庫中的光譜特征進行比對匹配，當能匹配時，則識別出目標并獲得目標的圖像和光譜，并返回至步驟(4)；若不能匹配，則將所述目標光譜特征加入所述數據庫中，并返回至步驟(4)。