[發(fā)明專利]一種基于光譜輻射的目標(biāo)與背景的物理疊合方法

有效

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• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107918937B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊春平;萬重濤;周鑫;秦亞樓;彭真明
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 徐金瓊;劉東

本發(fā)明公開了一種基于光譜輻射的目標(biāo)與背景的物理疊合方法，涉及紅外圖像處理及目標(biāo)檢測領(lǐng)域；其包括：1)將原始的目標(biāo)輻射亮度值進(jìn)行投影尺度縮放后通過計算得到目標(biāo)輻射亮度值；2)將計算得到的大氣光譜透過率結(jié)合目標(biāo)輻射亮度值和測得的背景輻射亮度值代入轉(zhuǎn)換模型得到目標(biāo)和背景的光譜輻射通量密度；3)基于步驟2比較目標(biāo)與背景的區(qū)域能量，基于比較結(jié)果改變目標(biāo)的光譜輻射通量密度后，利用自適應(yīng)能量匹配法得到物理疊合后的光譜輻射通量密度；4)將步驟3結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖像完成目標(biāo)與背景的物理疊合；本發(fā)明解決了現(xiàn)有圖像疊合未考慮背景和目標(biāo)的光譜輻射特性問題而導(dǎo)致疊合成果不符實際，實現(xiàn)基于光譜輻射特性的目標(biāo)與背景的物理疊合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外圖像處理及目標(biāo)檢測領(lǐng)域，尤其是一種基于光譜輻射的目標(biāo)與背景的物理疊合方法。

背景技術(shù)

輻射通量密度，指通過單位面積的輻射通量；光譜輻射亮度簡稱光譜輻亮度，是指單位波長范圍內(nèi)的輻射亮度。疊合是以兩個或多個完全不同的場景的圖像進(jìn)行疊合；一般的圖像疊合，尤其是在紅外圖像疊合方面，一方面并沒有考慮到背景和目標(biāo)的每個圖像單元所包含的實際距離信息不同而導(dǎo)致疊合的時候兩者的分辨率并沒有達(dá)到一致，另一方面在疊合的時候通常是直接由圖像所攜帶的RGB值或灰度值進(jìn)行圖像處理，并沒有考慮到光譜輻射特性而導(dǎo)致疊合出來紅外圖像不符實際；所以在紅外圖像領(lǐng)域，需要一種疊合方法考慮目標(biāo)和背景的分辨率以及光譜輻射特性問題，實現(xiàn)真正的目標(biāo)與背景的物理疊合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：本發(fā)明提供了一種基于光譜輻射的目標(biāo)與背景的物理疊合方法，解決了現(xiàn)有圖像疊合未考慮目標(biāo)和背景的分辨率以及光譜輻射特性問題導(dǎo)致疊合效果差的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于光譜輻射的目標(biāo)與背景的物理疊合方法，包括如下步驟：

步驟1：將原始的目標(biāo)輻射亮度值投影尺度縮放后通過計算得到目標(biāo)輻射亮度值；

步驟2：將計算得到的大氣光譜透過率結(jié)合目標(biāo)輻射亮度值和測得的背景輻射亮度值代入轉(zhuǎn)換模型得到目標(biāo)和背景的光譜輻射通量密度；

步驟3：根據(jù)步驟2的光譜輻射通量密度比較目標(biāo)與背景的區(qū)域能量，基于比較結(jié)果改變受物理疊合的背景區(qū)域作用的目標(biāo)的光譜輻射通量密度后，利用自適應(yīng)能量匹配法將目標(biāo)與背景進(jìn)行疊合得到物理疊合后的光譜輻射通量密度；

步驟4：將物理疊合后的光譜輻射通量密度經(jīng)過灰度拉伸轉(zhuǎn)化為圖像，完成目標(biāo)與背景的物理疊合。

優(yōu)選地，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1：將原始的目標(biāo)輻射亮度值數(shù)據(jù)在探測方向投影的M*N小網(wǎng)格進(jìn)行縮放得到W*H大網(wǎng)格(W＝M/m，H＝N/n，m表示組成一個大網(wǎng)格的橫向小網(wǎng)格的個數(shù)，n表示組成一個大網(wǎng)格縱向小網(wǎng)格的個數(shù))；

步驟1.2：將縮放后的W*H每個大網(wǎng)格里的所有小網(wǎng)格的目標(biāo)輻射亮度值累加得到W*H大網(wǎng)格中每個大網(wǎng)格的目標(biāo)輻射亮度值。

優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟：

步驟2.1：通過MODTRAN軟件計算得到某波段的大氣光譜透過率；

步驟2.2：將步驟1所得的目標(biāo)輻射亮度值、步驟2.1所得的大氣光譜透過率和已知的目標(biāo)或背景與探測器的距離代入轉(zhuǎn)換模型通過公式1轉(zhuǎn)化為到達(dá)探測器上的目標(biāo)和背景的光譜輻射通量密度E；

其中，s表示背景或尾焰目標(biāo)的輻射亮度值，τ表示大氣光譜透過率，h表示所求背景或目標(biāo)與探測器之間的距離。

優(yōu)選地，所述步驟3包括如下步驟：

步驟3.1：將目標(biāo)和背景的輻射通量密度代入公式2得到背景表征的能量值BRE(i,j)和目標(biāo)表征的能量值TRE(i,j)；