[發明專利]一種用于目標檢測的紅外輻射特性分析方法

在審

• 申請號: 202211284662.7
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115507959A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 彭真明;且若辰;伍風翼;高祝君;余杭;陶冰潔;羅俊海;楊春平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J5/48
• 分類號: G01J5/48;G01J5/53;G01S17/89;G01S17/95
• 代理公司: 成都正煜知識產權代理事務所(普通合伙) 51312
• 代理人: 袁宇霞

1.一種用于目標檢測的紅外輻射特性分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：對典型的紅外場景進行輻射特性分析，建立紅外輻射特征描述集以及不同場景下的輻射傳輸模型；

步驟2：進行遙感背景建模仿真，通過對含有大面積、高輻射亮度的典型卷云虛警源的紅外遙感場景進行仿真，獲取包含虛警源的多波段紅外遙感數據；

步驟3：根據步驟1得到的紅外輻射特征描述集以及不同場景下的輻射傳輸模型，計算目標-鄰域背景溫度矯正參數；

步驟4：結合步驟2中生成的的多波段紅外遙感數據和步驟3中的目標-鄰域背景溫度矯正參數，進行基于目標部分物理屬性的像素級的紅外目標-背景數據仿真融合以及數值矯正，獲取含有紅外目標輻射特征的仿真數據。

2.根據權利要求1所述的一種用于目標檢測的紅外輻射特性分析方法，其特征在于：所述步驟1具體包括以下步驟：

步驟1.1：根據紅外圖像成像自身的輻射特性，針對不同波段下、不同輻射對象呈現的紅外輻射參數進行描述，建立反映出圖像中不同對象的紅外輻射特征描述集包括：目標-背景輻射溫度差、目標-背景輻射溫度對比度、目標-背景輻射亮度、波長-輻射曲線；

其中，目標-背景輻射溫度差的描述公式如下：

T_t(x，y)＝σ_t(I_t(x，y))T_b(x，y)＝σ_b(I_b(x，y))ΔT＝|T_t-T_b|

其中，下標t，b分別代表目標和背景區域，T_t和t_b分別為目標或背景的實際平均溫度，σ_t與σ_b分別為在圖像I中(x，y)處由灰度值到目標溫度的線性或非線性映射函數，ΔT主要反映給定成像系統或檢測算法在檢測目標時對于目標和背景的實際溫度分辨率；

關于目標-背景輻射溫度對比度的三種描述形式如下：

其中T_bmax以及分別代表背景鄰域平均輻射溫度、背景鄰域最大輻射溫度和背景鄰域最大n像素加權輻射溫度；T_tmax以及分別代表目標區域平均輻射溫度、目標最大輻射溫度和目標最大n像素加權輻射溫度；C_mean、C_max以及C_maxn分別代表平均輻射溫度對比度、最大輻射溫度對比度和最大n像素加權輻射溫度對比度；Φ_t為圖像中目標所在的連通區域，Φ_B為圖像中目標鄰域背景的連通區域；n_t、n_b分別對應上述連通域所包含的像元個數，n₁、n₂均為人為設定的常數，取5≤n₁≤20且n₁≈n₂/2，當目標及背景分別具有輻射溫度T_t和T_b時，相應的目標-背景輻射亮度計算形式如下：

其中，M_t和M_b分別為目標區域和背景區域在發射角為θ時的黑體輻射出射度，ε_t和ε_b為M_t和M_b二者對應的輻射發射率，M_t和M_b、ε_t和ε_b均為波長λ與溫度T相關的函數；

步驟1.2：針對紅外傳感器探測到的紅外場景，建立四種相應的輻射傳輸模型包括：低反射率背景+高反射率背景輻射模型、高反射率背景+目標輻射模型、地物背景輻射+目標輻射模型、天空背景輻射+虛警源輻射+目標輻射模型；

步驟1.3：針對天基紅外遙感觀測系統中傳感器探測到的紅外場景，建立三種相應的輻射傳輸模型包括：高反射虛警源輻射+目標輻射模型、大氣輻射效應+目標輻射模型、部分大氣輻射效應+目標輻射模型。