一种自然环境下人造目标识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及目标识别技术领域，特别涉及一种基于偏振反射比对比度的自然环境下人造目标识别方法及装置，该方法包括：分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射引起的不同偏振方向的强度图像数据；在相同测量条件下，获取标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据；计算待测人造目标与自然背景表面反射光斯托克斯参量；并分别计算太阳光经待测人造目标与自然背景表面引起的偏振反射比；再根据所述偏振反射比，计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度；最后根据所述偏振反射比对比度进行人造目标识别。本发明专利技术识别方法提高了目标与背景的对比度，增强了图像质量，提升了识别准确率。

A method and device of artificial target recognition in natural environment

【技术实现步骤摘要】
一种自然环境下人造目标识别方法及装置
本专利技术涉及目标识别
，尤其涉及一种基于偏振反射比对比度的自然环境下人造目标识别方法及装置。
技术介绍
随着现代高科技信息化的发展，人造目标可近似与自然背景做到“同谱同色”，从而使其较好地隐藏在自然背景中，传统的光强或光谱探测手段很难从复杂的自然背景中有效地对人造目标进行快速识别。偏振探测是近几十年来发展的一种新型探测技术，它是在强度探测的基础上，利用物体表面反射的偏振特征，增加了目标探测的维度信息，提升目标与背景之间的对比度，增强图像的质量，凸显目标的边缘与轮廓特征。因此，利用人造目标与自然背景的偏振特性差异，有助于提升目标探测与识别准确率。在偏振成像探测领域中，现有方法将偏振度对比度参量作为衡量偏振探测性能的重要指标。但是在可见近红外波段，偏振度对比度参量通常具有一定的波段选择性，测量不同目标与背景时，需要选取合适的波段进行偏振探测。因此，利用单一偏振成像系统进行多类目标与背景的同时探测识别时，偏振度对比度参量不具有探测优势。因此，针对以上不足，需要提供一种能够解决可见近红外波段范围内偏振度探测的波段选择性问题的自然环境下人造目标识别方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于现有识别方法利用偏振度对比度参量具有波段选择性问题，针对现有技术中的缺陷，提供了一种基于偏振反射比对比度的自然环境下人造目标识别方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自然环境下人造目标识别方法，包括如下步骤：S1、分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射引起的不同偏振方向的强度图像数据；S2、在与所述步骤S1相同测量条件下，获取标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据；S3、根据所述不同偏振方向的强度图像数据，计算待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量；S4、根据所述待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量和标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据，计算太阳光经待测人造目标与自然背景表面引起的偏振反射比；S5、根据所述偏振反射比，计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度；S6、根据所述偏振反射比对比度进行人造目标识别。优选地，所述步骤S1中，分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射后在0°、60°和120°三个不同偏振方向的强度图像数据，并分别记为Itr(0°)、Itr(60°)、Itr(120°)、Ibg(0°)、Ibg(60°)和Ibg(120°)，其中Itr(0°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Itr(60°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Itr(120°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在120°偏振方向的强度图像数据，Ibg(0°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Ibg(60°)表示太阳光经自然背景表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Ibg(120°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据。优选地，所述步骤S3中，根据以下公式计算待测人造目标表面反射光Stokes参量：上式中，Itr表示待测人造目标表面反射光总光强度，Qtr表示待测人造目标表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Utr表示待测人造目标表面反射光45°方向直线偏振光分量。根据以下公式计算自然背景表面反射光Stokes参量：上式中，Ibg表示自然背景表面反射光总光强度，Qbg表示自然背景表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Ubg表示自然背景表面反射光45°方向直线偏振光分量。优选地，所述步骤S4中，根据以下公式计算太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比：上式中，Rptr表示太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比，Iref表示步骤S2中获取的标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像的辐射强度值；根据以下公式计算太阳光经自然背景表面引起的偏振反射比：上式中，Rpbg表示太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比。优选地，所述步骤S5中，根据以下公式计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度：其中，CRp表示待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度。本专利技术还提供了一种自然环境下人造目标识别装置，包括：偏振成像探测系统，用于分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射引起的不同偏振方向的强度图像数据；可见光相机，用于在与所述偏振成像探测系统相同测量条件下，获取标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据；数据处理单元，用于根据所述不同偏振方向的强度图像数据，计算待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量；所述数据处理单元，还用于根据所述待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量和标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据，计算太阳光经待测人造目标与自然背景表面引起的偏振反射比；所述数据处理单元，还用于根据所述偏振反射比，计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度；目标识别单元，用于根据所述偏振反射比对比度进行人造目标识别。优选地，所述偏振成像探测系统，用于分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射后在0°、60°和120°三个不同偏振方向的强度图像数据，并分别记为Itr(0°)、Itr(60°)、Itr(120°)、Ibg(0°)、Ibg(60°)和Ibg(120°)，其中Itr(0°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Itr(60°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Itr(120°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在120°偏振方向的强度图像数据，Ibg(0°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Ibg(60°)表示太阳光经自然背景表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Ibg(120°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据。优选地，所述数据处理单元，根据以下公式计算待测人造目标表面反射光Stokes参量：上式中，Itr表示待测人造目标表面反射光总光强度，Qtr表示待测人造目标表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Utr表示待测人造目标表面反射光45°方向直线偏振光分量。根据以下公式计算自然背景表面反射光Stokes参量：上式中，Ibg表示自然背景表面反射光总光强度，Qbg表示自然背景表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Ubg表示自然背景表面反射光45°方向直线偏振光分量。优选地，所述数据处理单元，根据以下公式计算太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比：上式中，Rptr表示太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比，Iref表示可见光相机获取的标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像的辐射强度值；根据以下公式计算太阳光经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自然环境下人造目标识别方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射引起的不同偏振方向的强度图像数据；/nS2、在与所述步骤S1相同测量条件下，获取标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据；/nS3、根据所述不同偏振方向的强度图像数据，计算待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量；/nS4、根据所述待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量和标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据，计算太阳光经待测人造目标与自然背景表面引起的偏振反射比；/nS5、根据所述偏振反射比，计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度；/nS6、根据所述偏振反射比对比度进行人造目标识别。/n

【技术特征摘要】
1.一种自然环境下人造目标识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射引起的不同偏振方向的强度图像数据；
S2、在与所述步骤S1相同测量条件下，获取标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据；
S3、根据所述不同偏振方向的强度图像数据，计算待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量；
S4、根据所述待测人造目标与自然背景表面反射光Stokes参量和标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像数据，计算太阳光经待测人造目标与自然背景表面引起的偏振反射比；
S5、根据所述偏振反射比，计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度；
S6、根据所述偏振反射比对比度进行人造目标识别。


2.根据权利要求1所述的自然环境下人造目标识别方法，其特征在于：所述步骤S1中，分别获取太阳光经待测人造目标和自然背景表面反射后在0°、60°和120°三个不同偏振方向的强度图像数据，并分别记为Itr(0°)、Itr(60°)、Itr(120°)、Ibg(0°)、Ibg(60°)和Ibg(120°)，其中Itr(0°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Itr(60°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Itr(120°)表示太阳光经待测人造目标表面反射后在120°偏振方向的强度图像数据，Ibg(0°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据，Ibg(60°)表示太阳光经自然背景表面反射后在60°偏振方向的强度图像数据，Ibg(120°)表示太阳光经自然背景表面反射后在0°偏振方向的强度图像数据。


3.根据权利要求2所述的自然环境下人造目标识别方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据以下公式计算待测人造目标表面反射光Stokes参量：



上式中，Itr表示待测人造目标表面反射光总光强度，Qtr表示待测人造目标表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Utr表示待测人造目标表面反射光45°方向直线偏振光分量
根据以下公式计算自然背景表面反射光Stokes参量：



上式中，Ibg表示自然背景表面反射光总光强度，Qbg表示自然背景表面反射光X轴方向直线偏振光分量，Ubg表示自然背景表面反射光45°方向直线偏振光分量。


4.根据权利要求3所述的自然环境下人造目标识别方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据以下公式计算太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比：



上式中，Rptr表示太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比，Iref表示步骤S2中获取的标准聚四氟乙烯漫射板表面反射光强度图像的辐射强度值；
根据以下公式计算太阳光经自然背景表面引起的偏振反射比：



上式中，Rpbg表示太阳光经待测人造目标表面引起的偏振反射比。


5.根据权利要求4所述的自然环境下人造目标识别方法，其特征在于，所述步骤S5中，根据以下公式计算待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度：



其中，CRp表示待测人造目标与自然背景偏振反射比对比度。


6.一种自然环境下人造目标识别装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文斌，杨敏，孙振远，周志远，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11