一种红外图谱关联智能探测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种红外图谱关联智能探测方法及装置，包括：先搜索视场中目标，然后依次对搜索到的目标进行图谱关联智能识别，即对每一个目标先进行红外图像目标识别，若探测识别率大于等于设定阈值，则输出识别结果并保存目标图像数据；否则，则获取目标红外光谱，进行基于红外光谱特征的目标识别。本发明专利技术还公开了用上述方法进行目标探测的装置，主要包括二维扫描转镜、多波段红外光学模块、长波红外成像单元、宽波段红外测谱单元和处理与控制单元。本发明专利技术方法和装置是对现有红外目标探测方法和设备的改进和提高，可以用于目标的红外图像探测和红外图谱关联探测及目标红外光谱采集，相比常规红外探测设备，性价比高，能显著提高目标的探测识别率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种红外图谱关联智能探测方法及装置，包括：先搜索视场中目标，然后依次对搜索到的目标进行图谱关联智能识别，即对每一个目标先进行红外图像目标识别，若探测识别率大于等于设定阈值，则输出识别结果并保存目标图像数据；否则，则获取目标红外光谱，进行基于红外光谱特征的目标识别。本专利技术还公开了用上述方法进行目标探测的装置，主要包括二维扫描转镜、多波段红外光学模块、长波红外成像单元、宽波段红外测谱单元和处理与控制单元。本专利技术方法和装置是对现有红外目标探测方法和设备的改进和提高，可以用于目标的红外图像探测和红外图谱关联探测及目标红外光谱采集，相比常规红外探测设备，性价比高，能显著提高目标的探测识别率。【专利说明】一种红外图谱关联智能探测方法及装置
本专利技术属于图像识别与红外探测
，更具体地，涉及一种红外图谱关联智能探测方法及装置。
技术介绍
所有温度高于绝对零度的物体都能产生红外辐射，温度越高，辐射出的能量就越大，而且物质的光谱特性曲线是唯一的。光谱数据采集主要研宄采集目标场景或者感兴趣区的光谱数据的方法和技术。该技术广泛应用于遥感领域，为研宄各种目标背景的光谱特性，进而对场景进行分类、监视与目标探测识别提供数据基础。 红外图谱关联是指红外图像和红外光谱相结合进行目标探测，可以增大探测范围目标的种类、提高目标识别能力。因此，国内外都非常重视研发相关光谱成像设备。目前，常用的图谱探测设备为多光谱扫描仪和傅立叶变换红外成像光谱仪。多光谱扫描仪一般安装在飞行器上，其扫描转镜旋转，使接收的瞬时视场作垂直于飞行方向的运动，从而实现扫描。由于飞行器的前向运动，多光谱扫描仪即完成二维扫描，地物景象被逐点扫过，并逐点分波段测量，从而获得多光谱的遥感图像信息。较适用于静止目标的非实时探测，对于运动目标难以适用。傅立叶变换红外成像光谱仪能够提供丰富的二维空间信息及第三维的光谱数据，即二维空间成像的每一点都可以提取光谱信息。这种设备图像、光谱探测共一个传感器，信号处理信息量非常大，无法同时实现高空间分辨率和高时间分辨率，且价格昂贵，用户难以接受。 在许多实际应用中，静止的地物和天空背景的光谱并不需要实时获取，而需要利用光谱特性对场景中运动目标或时变对象(局部区域)进行自动实时地检测识别探测识别，如飞行中飞机、海上的船舶、行驶中的车辆、火灾、爆炸等。 现有的“图谱一体化设备”原理样机，能实现上述多个运动目标和时变对象的自动检测与光谱识别，但其存在以下几个问题:(1)该设备只能获取中波波段(2賴?5的光谱，而常温和低温目标的光谱特征主要在长波波段(840?1440),对此类目标该设备不能进行有效探测；(2)该设备对视场中感兴趣的目标都测其红外图像和光谱，而对于只用红外图像就可以有效探测识别的目标该设备也测其光谱进行光谱特征识别，降低了探测识别的效率；(3)该设备采用步进扫描跟踪转镜，跟踪精度比较低；(4)该设备采用红外窗口可以有效保护内部光学部件，但对于较好试验条件的静止平台常规目标探测的使用需求，没必要采用红外窗口以降低成本。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种红外图谱关联智能探测方法及装置，旨在解决现有红外图像探测设备在空间分辨率低目标形状信息不可用时不能有效探测目标，现有红外图谱探测设备在空间分辨率高目标形状信息可用时用图谱关联探测识别效率低、不能有效探测常温和低温目标的问题。 本专利技术提供了一种红外图谱关联智能探测方法，包括下述步骤: (1)获取目标场景的红外图像，并对红外图像进行图像处理，提取场景中的~个目标#为大于等于1的整数； (2)根据目标与视场中心的距离，由小到大对所述~个目标进行排序； (3)对场景中的第1个目标进行基于形状信息的目标识别，当第1个目标的识别率大于等于设定的阈值时，则进入步骤(4)；当第1个目标的识别率小于设定的阈值时，则进入步骤(5) ；1的初始值为1 ； (4)1 = 1+1，并判断1是否大于I若是，则结束，若否，则返回至步骤(3)； (5)通过改变视场范围，使得第1个目标与当前时刻红外图像的视场中心重合； (6)将第1个目标辐射的红外光分成两束，一束光经过成像后获得图像，另一束光经过干涉后得到干涉图，再进行傅里叶逆变换获得光谱； (7)对所述光谱进行处理并提取目标光谱特征；目标光谱特征包括光谱峰值、峰值波长、光谱峰个数及间距、光谱峰的面积； (8)将所述第1个目标的光谱特征与预设的数据库中的光谱特征进行比对匹配，当能匹配时，则识别出目标并获得目标的图像和光谱，并返回至步骤(4)；若不能匹配，则将所述目标光谱特征加入所述数据库中，并返回至步骤(4)。 本专利技术还提供了一种红外图谱关联智能探测装置，包括二维扫描转镜、多波段红外光学模块、长波红外成像单元、宽波段红外测谱单元、处理与控制单元和电源模块；所述多波段红外光学模块的输入端用于接收被二维扫描转镜反射的红外入射光，所述长波红外成像单元与所述多波段红外光学模块的第一输出端连接，所述宽波段红外测谱单元与所述多波段红外光学模块的第二输出端连接，所述处理与控制单元的光谱输入端与所述宽波段红外测谱单元连接，所述处理与控制单元的图像输入端与所述长波红外成像单元连接，所述处理与控制单元的控制输出端与二维扫描转镜的控制端连接；所述电源模块的输出端分别与所述宽波段红外测谱单元、所述长波红外成像单元、所述多波段红外光学模块和所述二维扫描转镜的电源端连接，用于分别提供电源。 工作时，红外入射光被二维扫描转镜反射至多波段红外光学模块，被汇聚后可直通到达长波红外成像单元用来成像或被分成长波红外和宽波段红外两束分别到达长波红外成像单元用于成像和宽波段红外测谱单元用于成谱；处理与控制单元接收长波红外成像单元获取的图像和宽波段红外测谱单元获取的光谱，进行图像和光谱处理，控制二维扫描转镜的运动，实现目标跟踪和识别。 更进一步地，所述二维扫描转镜包括平面反射镜和二维伺服转台，所述平面反射镜设置在所述二维伺服转台上，通过控制所述二维伺服转台运动带动所述平面反射镜实现俯仰和旋转两个维度的转动。 更进一步地，所述多波段红外光学模块包括红外镜头、分光镜、长波红外成像透镜组、宽波段红外成谱透镜组、接口和光纤接口 ；分光镜与红外镜头的光轴成45度放置，所述分光镜可移动，当全视场扫描和基于图像信息目标识别时，所述分光镜移出；当获取目标光谱进行基于图谱特征数据库识别目标时，所述分光镜不移出；所述长波红外成像透镜组设置在所述分光镜的透射光路的光轴上，所述宽波段红外成谱透镜组设置在所述分光镜的反射光路的光轴上，所述冲八接口设置在所述长波红外成像透镜组的光轴上，所述冲八接口用于与长波红外成像单元耦合；所述光纤接口设置在所述宽波段红外成谱透镜组的光轴上，所述光纤接口用于与宽波段红外测谱单元耦合。 更进一步地，所述红外镜头为卡塞格林式多波段红外镜头。 更进一步地，所述分光镜上镀有半反半透分光膜，所述分光镜对波长为8 ?12 V III的红外光有半反半透作用，且对波长为2 V III?8 V III的红外光有反射作用。 通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于不同物质的光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外图谱关联智能探测方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)获取目标场景的红外图像，并对红外图像进行图像处理，提取场景中的N个目标；N为大于等于1的整数；(2)根据目标与视场中心的距离，由小到大对所述N个目标进行排序；(3)对场景中的第i个目标进行基于形状信息的目标识别，当第i个目标的识别率大于等于设定的阈值时，则进入步骤(4)；当第i个目标的识别率小于设定的阈值时，则进入步骤(5)；i的初始值为1；(4)i＝i+1，并判断i是否大于N，若是，则结束，若否，则返回至步骤(3)；(5)通过改变视场范围，使得第i个目标与当前时刻红外图像的视场中心重合；(6)将第i个目标辐射的红外光分成两束，一束光经过成像后获得图像，另一束光经过干涉后得到干涉图，再进行傅里叶逆变换获得光谱；(7)对所述光谱进行处理并提取目标光谱特征；(8)将所述第i个目标的光谱特征与预设的数据库中的光谱特征进行比对匹配，当能匹配时，则识别出目标并获得目标的图像和光谱，并返回至步骤(4)；若不能匹配，则将所述目标光谱特征加入所述数据库中，并返回至步骤(4)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张天序，刘祥燕，戴小兵，刘立，喻洪涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42