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红外光谱成像目标识别技术综述

发布时间: 2022-11-02 17:55:05 来源:网友投稿

摘 要:概述了目标识别技术研究现状,分析了光谱识别技术的特点。通过对目标燃料和表面涂覆材料的光谱测量揭示其物质成分,从而对目标进行有效识别。红外光谱成像为精确目标识别提供了一种新的复合识别手段。

关键词: 红外成像;光谱识别;光谱成像;

中图分类号:o434 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)07(c)-0000-00

1 引言

目标识别技术主要用于对目标的搜索、识别和跟踪,目标识别技术有着非常重要的作用,也成为各国发展的重点。目前广泛使用的手段和技术有:可见光电视识别、红外点源识别、红外成像识别、毫米波识别和复合识别等。目前研究的重点都在试图改善目标识别的抗干扰能力,同时寻求新的方法和技术。随着红外探测器技术的快速发展,红外成像由于具有高灵敏度、高帧频、抗干扰性好、可全天时工作等特点,在目标识别中已得到广泛应用。

红外光谱目标识别技术是通过红外光谱测量,揭示物质组成成分,利用光谱谱型来区分真假目标,尤其红外光谱成像既可测量红外光谱又可观测红外图像,具有红外成像识别和红外光谱识别的复合识别效果[1-3]。很多目标由于所使用动力的燃料和表面涂覆材料不同,通过红外光谱测量,确定其燃料和表面涂覆材料的物质组成成分,进行有效目标识别。红外光谱及成像为识别技术提供了一种新的手段和方法。

2 红外光谱成像目标识别技术

红外光谱成像技术是上个世纪80年代初,在多光谱扫描技术的基础上发展起来的先进的新一代技术。它把映射目标辐射属性的光谱特性与映射目标空间和几何关系的图像结合在一起,非常适合人们根据图像进行目标特性探测。光谱成像测量技术为当代遥感发展的前沿技术,在很多领域得到了广泛和重要的应用,如在地质勘探、大气遥感、真假目标及干扰物的揭示等。目前,发达国家都将光谱成像技术列为重点发展技术。

通过光谱成像测量对区分真假目标和识别技术得到广泛的关注。据报道,应用红外超光谱成像技术,建立目标的红外光谱特征数据库,根据目标的光谱特征来自动探测和识别目标。超光谱成像可得到大量的反映目标物质成分的光谱数据,通过对数据的处理、分析和比对,探测和识别真假目标。红外光谱成像能够全天时、全天候的实时探测、跟踪和识别目标,大幅度提高其效能。

光谱成像常用技术方式主要有滤光片分光型,色散分光型和傅立叶干涉型等。傅里叶变换成像光谱技术是利用红外探测器每个像素的干涉图与目标光谱图之间的对应关系,通过测量离散干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换计算,反演得到光谱图,从而获取二维空间目标的光谱信息。傅里叶变换成像光谱仪器在空间目标探测中具有:多频道、高通量、高信噪比、高光谱分辨率,探测灵敏度高,微弱信号探测能 力强,根据不同目标可实时调整光谱分辨率的优势,特别适合红外弱辐射光谱的探测。通过图像数据和光谱数据的融合,揭示各种目标的光谱特征及物质成份,区分同类目标的细微差异,对目标识别和分类具有重要意义,极大提高对目标的识别能力。

利用高光谱或超光谱遥感进行目标探测的特点主要表现在对目标探测识别的能力有较大提升,可以区分出相近类目标的微小差别,有效解决“异物同谱”和“同谱异物”现象,为目标精确光谱探测提供了数据量保障,使目标光谱探测由定性分析变成定量测量,为目标识别奠定了技术基础。研究一种采用高帧频、多波段红外焦平面的红外多光谱成像识别。采用多帧处理的超分辨率处理,实现较高分辨率,甚至超过物理分辨率,通过多帧频叠加处理方法来提高探测灵敏度 ,实现远距离分辨小间隔目标,同时完成目标光谱特征提取。

发达国家在光谱成像技术方面进行了大量研究, 在光学系统、分光器件、焦平面探测传器、数据融合技术、目标跟踪和识别算法等方面做了非常多的建设性的工作。一些研究成果已经得到了很好的应用。红外光谱成像技术在目标识别方面具有一定的优势和非常好的应用前景。可对低对比度目标进行探测且具有较高背景抑制能力;光谱加成像即光谱成像复合识别方式,使目标识别成功率有较大提高,尤其抗干扰效果非常好,使干扰难度增加甚至无法进行干扰。光谱成像识别方式缺点是光学系统较为复杂,数据量偏大,硬件成本高,实时性略差。有的系统对数据处理实时性要求较高和系统空间较小,因此红外光谱成像目标识别技术的应用还需进一步完善和提高。

3 结束语

红外光谱成像具有光谱和图像合二为一的特点,把目标红外几何图像和光谱识别技术有机的结合,在目标识别技术方面具有非常好的应用前景,能达到复合识别效果。

参考文献:

[1] 曾宪林. 红外成像导引头及其成像制导武器述评[J]. 航天电子对抗,2004,(5) :45-48.

[2] 耿凡. 光谱识别技术在红外制导方面的应用展望与分析[J]. 红外与激光工程,2007,36(5):602-606.

[3] 黄士科,张天序,李丽娟. 空空导弹多光谱红外成像制导技术研究[J]. 红外与激光工程,2006,36(1):16-20.

[4] MAYERRR,SCRIBNERD,FLEETE,eta1.Spectral optimization studies and simulations of two-,three-,and four-bnad staring LWIR sensors inmissilede fensescenarios[C]. Proceedings of SPIE,Imaging Spectrometry X,2004,5546:84-95.

一定保留:

作者简介:孟庆华(1963-),男,吉林长春人,工学硕士,研究员,主要从事光谱仪器和光电经纬仪设计

和研究。

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