[發(fā)明專利]一種用于目標(biāo)檢測的紅外輻射特性分析方法

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• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115507959A
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭真明;且若辰;伍風(fēng)翼;高祝君;余杭;陶冰潔;羅俊海;楊春平
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51312
• 代理人: 袁宇霞

本發(fā)明屬于紅外成像目標(biāo)特性分析及圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域，提出了一種用于目標(biāo)檢測的紅外輻射特性分析方法，實(shí)現(xiàn)了將紅外傳感器前端的物理信息與后端圖像處理方法相結(jié)合，為遙感對地觀測紅外目標(biāo)檢測和識別任務(wù)提供了一種結(jié)合紅外目標(biāo)物理特性與傳感器前端輻射傳輸過程的正、反演協(xié)同建模思路。其主要方案包括：紅外圖像成像基本輻射特征描述集的構(gòu)建；典型紅外場景以及遙感場景的輻射傳輸過程建模；針對特定紅外目標(biāo)輻射特征進(jìn)行建模及分析；將紅外目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的目標(biāo)通過結(jié)合傳輸過程中的物理特性和自身輻射特性進(jìn)行數(shù)值矯正，與仿真背景進(jìn)行像素級融合；最后，獲得多個(gè)波段下含有紅外目標(biāo)輻射特征的仿真數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于紅外成像目標(biāo)特性分析及圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種用于目標(biāo)檢測的紅外輻射特性分析方法。

背景技術(shù)

紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的研究在現(xiàn)代防空、軍事偵察領(lǐng)域一直為一熱點(diǎn)問題。其中紅外目標(biāo)檢測技術(shù)作為紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的一個(gè)基本功能，在紅外搜索、紅外預(yù)警、紅外跟蹤方面具有重要意義。由于紅外成像特殊的波段特性，紅外探測不僅擁有全天候的工作能力，并且在特定波段下對呈現(xiàn)出不同特性輻射特性的目標(biāo)進(jìn)行檢測任務(wù)時(shí)，紅外探測方法也彰顯出其顯著優(yōu)勢。

作為國防領(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分之一，天基紅外衛(wèi)星在對地遙感觀測及導(dǎo)彈預(yù)警方面發(fā)揮著重要作用。此外，作為紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的重要觀測手段之一，天基遙感中的紅外目標(biāo)檢測任務(wù)在紅外制導(dǎo)、反導(dǎo)、軍事、民用等領(lǐng)域也擁有著廣泛的應(yīng)用。天基紅外衛(wèi)星一般利用其星載的紅外對地探測器，通過探測視場中的高強(qiáng)度紅外輻射，從而實(shí)現(xiàn)對全球范圍內(nèi)實(shí)時(shí)的導(dǎo)彈、飛行器等紅外目標(biāo)的預(yù)警監(jiān)測。

近年來，針對紅外目標(biāo)的檢測方法層出不窮，然而在實(shí)際的工程應(yīng)用中，部分現(xiàn)有方法難以處理在天基紅外探測器寬成像波段內(nèi)檢測到的大量具有高輻射特性的紅外虛警源，例如：雪山、結(jié)冰湖泊以及高空卷云等。典型的情況為：當(dāng)目標(biāo)被淹沒在高輻射亮度虛警源中，目標(biāo)往往被漏檢，這將導(dǎo)致不可估計(jì)的后果；而當(dāng)目標(biāo)與虛警源相互獨(dú)立時(shí)，虛警源可能造成大量誤檢測從而消耗針對真實(shí)目標(biāo)檢測所需的大量軟、硬件資源。

當(dāng)下，大量紅外目標(biāo)數(shù)據(jù)缺乏應(yīng)用背景以及場景信息，目標(biāo)及其背景缺乏相應(yīng)的物理屬性。此外，大量的紅外目標(biāo)檢測方法均是從純圖像或數(shù)值的角度出發(fā)進(jìn)行檢測，遺漏了在實(shí)際工程上可以利用的部分有用的前端信息如：傳感器信息、目標(biāo)的物理屬性、紅外波段信息等。可見，將紅外輻射特性分析與紅外目標(biāo)檢測工作的結(jié)合尚處于初步探索階段，研究結(jié)合紅外輻射特性分析的目標(biāo)檢測方法，為檢測模型提供物理約束，形成正、反演協(xié)同建模的紅外目標(biāo)檢測思路對于工程應(yīng)用具有長遠(yuǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中紅外目標(biāo)檢測方法缺乏物理屬性約束的問題，本發(fā)明提出了一種用于目標(biāo)檢測的紅外輻射特性分析方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于目標(biāo)檢測的紅外輻射特性分析方法，包括如下步驟：

步驟1：對典型的紅外場景進(jìn)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特性傳輸模型；

步驟2：結(jié)合輻射特性進(jìn)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(jìn)行仿真，作為含有紅外目標(biāo)的數(shù)據(jù)集生成的基礎(chǔ)；

步驟3：結(jié)合步驟1進(jìn)行基于物理特性約束的紅外目標(biāo)輻射特征建模，作為紅外目標(biāo)仿真數(shù)據(jù)集生成的基礎(chǔ)；

步驟4：結(jié)合步驟2中生成的的多波段紅外遙感數(shù)據(jù)和步驟3中的目標(biāo)-鄰域背景溫度矯正參數(shù)，進(jìn)行基于物理模型的像素級的紅外目標(biāo)-背景數(shù)據(jù)仿真融合以及數(shù)值矯正，獲取含有紅外目標(biāo)輻射特征的仿真數(shù)據(jù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述步驟1具體包括以下步驟：