一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法技术方案

本发明专利技术属于光谱成像仪领域，尤其是一种侦察系统用的多波段光谱成像仪的使用方法，包括如下步骤：S1装甲车伪装识别：采用全色和多光谱图像难于识别，而将高光谱图像不同通道值赋予RGB不同的通道，Red：3.73um；Green：2.12um；Blue：1.27um，从高光谙图像中就可以清晰地发现伪装目标，波长越长穿透能力越高，三个波段波长相差越大，波段相关性越小；S2人物伪装识别:伪装目标的隐身特性是在特定波长或窄波长范围内设计的，本发明专利技术覆盖可见‑近红外‑中红外波段，可实现固定式、凝视型、机载推扫型伪装侦测，针对植被型伪装、绿色涂料伪装、迷彩伪装材料、阴影区伪装、水下伪装、伪装网、沙地草地伪装、烟雾/照明伪装等多种形式均可实现有效识别。

【技术实现步骤摘要】
一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法
本专利技术涉及光谱成像仪
，尤其涉及一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法。
技术介绍
成像光谱仪是宽波段的侦察，包括了从可见光、近红外到中远红外的波段。所以它可以利用探测范围广的特点，有选择的利用某个波段来进行侦察和判读。而根据伪装材料窄带光谱的特性，高光谱试用于对伪装的侦察。物质都有自己独特的光谱特征，光谱因此被视为物质的“指纹”，成为识别和分析物体的重要依据。利用同一种物质在不同谱段内光谱反射率或发射率不同，同一谱段不同物质的光谱反射率或发射率不同的性质，有选择地在某些波段进行探测，可有效识别目标，尤其是对那些缺乏几何特征或伪装的目标。光谱仪能够在连续的工作波段上同时对目标进行探测，可直接反映出被测物体的精细光谱特征，分辨目标表面的成分与状态。利用太阳反射光(0.4-2.5微米)探测目标表面，可判断是否伪装、雷场、武器弹药性质、旱地沼泽等。3-15微米光谱域，可对材料的辐射特性进行探测，以获得材料的精细光谱特性，从而辨别目标的种类和分布，特别是对人造污染和武器应用等方面的探测有着重要意义。高光谱探测技术已经成为一种重要的侦察手段，应用领域涉及识别、反隐藏、伪装和诱骗、地雷探测、毒气探测、导弹尾焰探测、近海岸作战和探潜等。然而，现有的成像光谱仪不能对植被型伪装、绿色涂料伪装、迷彩伪装材料、阴影区伪装、水下伪装、伪装网、沙地草地伪装、烟雾/照明伪装等多种形式进行有效的识别。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种侦察系统用的多波段光谱成像仪的使用方法，包括如下步骤：S1装甲车伪装识别：采用全色和多光谱图像难于识别，而将高光谱图像不同通道值赋予RGB不同的通道，Red：3.73um；Green：2.12um；Blue：1.27um，从高光谙图像中就可以清晰地发现伪装目标，波长越长穿透能力越高，三个波段波长相差越大，波段相关性越小；S2人物伪装识别:伪装目标的隐身特性是在特定波长或窄波长范围内设计的，高光谱图像由于其高光谱分辨率，可用于对抗伪装，MWIR区域的目标是通过其发射特性而不是通过其在SWIR区域的反射特性来检测和识别的；S21伪装目标检测方法包括数据预处理和无监督分类：获得的高光谱图像补偿了大气球效应，通过MNF和逆MNF变换对大气校正后的图像进行处理，去除噪声，得到信噪比提高的图像，对所得图像进行了温度辐射率分离，利用ReedXiaoli、K-Means和ISODATA方法对检索到的光谱发射率图像进行了分类，得到光谱分类和空间信息使伪装目标能够被检测和识别；S22检索到的高光谱辐射率图像分别用三种非监督算法进行分类，ReedXiaoli、K-Means和ISODATA，场景中四种不同类型的伪装目标几乎与背景植被冠层匹配，二、三、四列分别为使用RX、K-means和ISODATA进行分类的图像，获取的场景的可见图像；S3烟雾、照明伪装识别：烟雾弹和照明弹等伪装装置，可以产生大面积或局部的屏幕，对红外线有很高的吸收，同样的，士兵的伪装装置，如服装，设计时使其红外特性与背景相融合，对目标红外图像进行多光谱和高光谱分析，以评估其有效提供可见光和红外伪装的能力，在不同条件下部署了各种类型的烟烛和迷彩服，并在多光谱和高光谱领域进行了测量；采用高光谱数据分析的方式进行伪装试验，对高光谱数据进行分析，得到感兴趣区域的高分辨率红外光谱特征含量，分析的目的是确定目标点在烟雾等伪装剂扩散前后光谱特征的变化，此外，所选元素光谱特征的差异也有助于验证士兵制服面料的伪装效能；S4水下伪装识别：采用机载高光谱成像光谱仪，波段范围在0.4~2.5um，210个谱段，进行水下海岸带构造探测，为两栖登陆提供信息，试验证明它在20m以内的水深，可有效地探测到海底的构造。一种侦察系统用的多波段光谱成像仪，包括上述所述的光谱成像仪。本专利技术中，所述一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法，覆盖可见-近红外-中红外波段，可实现固定式、凝视型、机载推扫型伪装侦测，针对植被型伪装、绿色涂料伪装、迷彩伪装材料、阴影区伪装、水下伪装、伪装网、沙地草地伪装、烟雾/照明伪装等多种形式均可实现有效识别。附图说明图1为本专利技术提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法的伪装示意及光谱图像示意图；图2为本专利技术提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法的可见图像获取示意图；图3为本专利技术提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法的伪彩图及RX、K-means和ISODATA识别结果示意图；图4为本专利技术提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法的烟雾目标示意图；图5为本专利技术提出的一种侦察系统用的多波段光谱成像仪及其使用方法的水下构造探测示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。参照图1-5，一种侦察系统用的多波段光谱成像仪的使用方法，包括如下步骤：S1装甲车伪装识别：采用全色和多光谱图像难于识别，而将高光谱图像不同通道值赋予RGB不同的通道，Red：3.73um；Green：2.12um；Blue：1.27um，从高光谙图像中就可以清晰地发现伪装目标，波长越长穿透能力越高，三个波段波长相差越大，波段相关性越小；S2人物伪装识别:伪装目标的隐身特性是在特定波长或窄波长范围内设计的，高光谱图像由于其高光谱分辨率，可用于对抗伪装，MWIR区域的目标是通过其发射特性而不是通过其在SWIR区域的反射特性来检测和识别的；S21伪装目标检测方法包括数据预处理和无监督分类：获得的高光谱图像补偿了大气球效应，通过MNF和逆MNF变换对大气校正后的图像进行处理，去除噪声，得到信噪比提高的图像，对所得图像进行了温度辐射率分离，利用ReedXiaoli、K-Means和ISODATA方法对检索到的光谱发射率图像进行了分类，得到光谱分类和空间信息使伪装目标能够被检测和识别；S22检索到的高光谱辐射率图像分别用三种非监督算法进行分类，ReedXiaoli、K-Means和ISODATA，场景中四种不同类型的伪装目标几乎与背景植被冠层匹配，二、三、四列分别为使用RX、K-means和ISODATA进行分类的图像，获取的场景的可见图像；S3烟雾、照明伪装识别：烟雾弹和照明弹等伪装装置，可以产生大面积或局部的屏幕，对红外线有很高的吸收，同样的，士兵的伪装装置，如服装，设计时使其红外特性与背景相融合，对目标红外图像进行多光谱和高光谱分析，以评估其有效提供可见光和红外伪装的能力，在不同条件下部署了各种类型的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种侦察系统用的多波段光谱成像仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1装甲车伪装识别：/n采用全色和多光谱图像难于识别，而将高光谱图像不同通道值赋予RGB不同的通道，Red：3.73um；Green：2.12um；Blue：1.27um，从高光谙图像中就可以清晰地发现伪装目标，波长越长穿透能力越高，三个波段波长相差越大，波段相关性越小；/nS2人物伪装识别:/n伪装目标的隐身特性是在特定波长或窄波长范围内设计的，高光谱图像由于其高光谱分辨率，可用于对抗伪装，MWIR区域的目标是通过其发射特性而不是通过其在SWIR区域的反射特性来检测和识别的；/nS21 伪装目标检测方法包括数据预处理和无监督分类：/n获得的高光谱图像补偿了大气球效应，通过MNF和逆MNF变换对大气校正后的图像进行处理，去除噪声，得到信噪比提高的图像，对所得图像进行了温度辐射率分离，利用ReedXiaoli、K-Means和ISODATA方法对检索到的光谱发射率图像进行了分类，得到光谱分类和空间信息使伪装目标能够被检测和识别；/nS22检索到的高光谱辐射率图像分别用三种非监督算法进行分类，Reed Xiaoli、K-Means和ISODATA，场景中四种不同类型的伪装目标几乎与背景植被冠层匹配，二、三、四列分别为使用RX、K-means和ISODATA进行分类的图像，获取的场景的可见图像；/nS3烟雾、照明伪装识别：/n烟雾弹和照明弹等伪装装置，可以产生大面积或局部的屏幕，对红外线有很高的吸收，同样的，士兵的伪装装置，如服装，设计时使其红外特性与背景相融合，对目标红外图像进行多光谱和高光谱分析，以评估其有效提供可见光和红外伪装的能力，在不同条件下部署了各种类型的烟烛和迷彩服，并在多光谱和高光谱领域进行了测量；/n采用高光谱数据分析的方式进行伪装试验，对高光谱数据进行分析，得到感兴趣区域的高分辨率红外光谱特征含量，分析的目的是确定目标点在烟雾等伪装剂扩散前后光谱特征的变化，此外，所选元素光谱特征的差异也有助于验证士兵制服面料的伪装效能；/nS4水下伪装识别：/n采用机载高光谱成像光谱仪，波段范围在0.4~2.5 um，210个谱段，进行水下海岸带构造探测，为两栖登陆提供信息，试验证明它在20m以内的水深，可有效地探测到海底的构造。/n...

【技术特征摘要】
1.一种侦察系统用的多波段光谱成像仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1装甲车伪装识别：
采用全色和多光谱图像难于识别，而将高光谱图像不同通道值赋予RGB不同的通道，Red：3.73um；Green：2.12um；Blue：1.27um，从高光谙图像中就可以清晰地发现伪装目标，波长越长穿透能力越高，三个波段波长相差越大，波段相关性越小；
S2人物伪装识别:
伪装目标的隐身特性是在特定波长或窄波长范围内设计的，高光谱图像由于其高光谱分辨率，可用于对抗伪装，MWIR区域的目标是通过其发射特性而不是通过其在SWIR区域的反射特性来检测和识别的；
S21伪装目标检测方法包括数据预处理和无监督分类：
获得的高光谱图像补偿了大气球效应，通过MNF和逆MNF变换对大气校正后的图像进行处理，去除噪声，得到信噪比提高的图像，对所得图像进行了温度辐射率分离，利用ReedXiaoli、K-Means和ISODATA方法对检索到的光谱发射率图像进行了分类，得到光谱分类和空间信息使伪装目标能够被检测和识别；
S22检索到的高光谱辐射率图像分别用三种非监督算法进行分类，ReedXiaoli、K-Mean...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明兴，
申请(专利权)人：吉林省中业光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22