电磁成像极化角用于目标检测的方法、装置及系统制造方法及图纸

电磁成像极化角用于目标检测的方法、装置及系统，涉及遥感与探测技术领域。针对现有技术中存在的，现有的用于各种场景的目标检测的方法中，极化度不仅与目标材质有关，目标形状和入射角也会影响极化度，从而导致某些条件下基于极化度检测的漏检和误检的问题，本发明专利技术首次提出采用极化角AOP统计特性用于电磁成像目标检测的方法，包括：采集待测目标的电磁成像的水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；根据四个极化图像，得到极化角图像AOP；根据图像AOP的局部统计量，得到更新图像AOPS；根据更新图像AOPS的全局统计量计算分割阈值，根据阈值对图像AOPS进行分割，得到待测目标的检测图像AOPSB。适合应用于各种场景的目标检测的工作和研究中。目标检测的工作和研究中。目标检测的工作和研究中。

【技术实现步骤摘要】
电磁成像极化角用于目标检测的方法、装置及系统


[0001]涉及遥感与探测
，更具体地，涉及将电磁成像极化角应用于目标检测。

技术介绍

[0002]微波/毫米波/太赫兹辐射成像系统通过接收物质自发或反射的微波/毫米波/太赫兹热辐射来实现对观测场景的遥感与探测，具有全天时工作、准全天候工作、隐蔽性好、无辐射危害和多种覆盖物的穿透能力等优点。因此，已被应用到大气遥感、海洋监测、土壤和植被遥感、人体安检、海面目标检测、月球与行星遥感、重点场所监视、军事探测等领域。
[0003]在目标探测领域，通常利用辐射图像中的亮温灰度对比度对目标进行检测识别。辐射差异不仅与目标类型有关，还受目标温度、环境亮温、目标形状等诸多因素影响。因此，仅仅依赖于亮温差异，对于兴趣目标的检测具有不确定性。为此，很多学者提出采用多极化成像方式获取更多维度的亮温数据，进而提取场景的更多信息，以提高检测能力。研究表明，充分地挖掘极化信息，能有效地提高检测能力。现有很多方法采用DOLP、LPR、PDOP等衡量极化程度的物理量用于各种场景的目标检测，这些方法通常依赖于极化程度的大小对于图像进行分割，从而实现目标检测。然而，极化度不仅与目标材质有关，目标形状和入射角也会影响极化度，从而导致某些条件下基于极化度检测的漏检和误检。当前，针对缓解该问题的解决方案，鲜有研究。通过研究发现，辐射图像中的极化角AOP统计特性对于典型目标具有特殊敏感性，不过目前还没有相关的文献公开将电磁成像极化角应用于目标检测。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的，现有的用于各种场景的目标检测的方法，通常依赖于极化程度的大小对于图像进行分割，从而实现目标检测，极化度不仅与目标材质有关，目标形状和入射角也会影响极化度，从而导致某些条件下基于极化度检测的漏检和误检的问题，本专利技术首次提出采用极化角AOP统计特性用于电磁成像目标检测的方法和系统，有效提高检测准确率和鲁棒性，具体的：
[0005]电磁成像极化角用于目标检测的方法，所述方法包括：
[0006]步骤1：采集待观测场景的电磁成像的水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；
[0007]步骤2：根据四个所述极化图像，得到极化角图像AOP；
[0008]步骤3：根据所述图像AOP的局部统计量，得到更新图像AOPS；
[0009]步骤4：根据所述更新图像AOPS的全局统计量计算分割阈值，根据所述分割阈值对所述更新图像AOPS进行分割，得到待观测场景的检测图像AOPSB作为结果。
[0010]进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤2中，获得所述极化角图像AOP的方法具体为：
[0011]根据四个所述极化图像的像素值，分别得到四个极化图像的斯托克斯矢量的第二分量和第三分量图像的像素值，并计算所述极化角图像AOP的像素值。
[0012]进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤3中，得到更新图像AOPS的方法具体为：
[0013]步骤3.1：提取所述极化角图像AOP的滑窗像素矩阵；
[0014]步骤3.2：根据所述极化角图像AOP的局部统计量，得到更新像素值；
[0015]步骤3.3：根据步骤3.1和步骤3.2，遍历所述极化角图像AOP的所有像素，得到更新图像AOPS。
[0016]进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤4中，所述分割阈值的计算方法为：通过公式：
[0017]得到；
[0018]其中，ε(AOPS)表示对图像AOPS所有像素的像素值求平均值，σ(AOPS)表示对图像AOPS所有像素的像素值求均方根，为可调参数，可由大津法等常见算法获得；
[0019]所述分割所述更新图像AOPS的方法为：通过公式：
[0020]得到；
[0021]其中，AOPSB(i,j)为待观测场景的检测图像AOPSB的第i行第j列像素的像素值。
[0022]进一步，提供一个优选实施方式，所述电磁成像具体为：微波成像、毫米波成像或太赫兹成像。
[0023]进一步，提供一个优选实施方式，所述待观测场景的电磁成像的水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像的获取方法为：
[0024]根据所述待观测场景的自发辐射或反射的电磁信号，得到所述极化图像；
[0025]所述极化图像具体为极化亮温图像。
[0026]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了电磁成像极化角用于目标检测的装置，所述装置包括：
[0027]模块1：用于采集待观测场景的电磁成像的水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；
[0028]模块2：用于根据四个所述极化图像，得到极化角图像AOP；
[0029]模块3：用于根据所述图像AOP的局部统计量，得到更新图像AOPS；
[0030]模块4：用于根据所述更新图像AOPS的全局统计量计算分割阈值，根据所述分割阈值对所述更新图像AOPS进行分割，得到待观测场景的检测图像AOPSB作为结果。
[0031]基于同一专利技术构思，电磁成像极化角用于目标检测的系统，用于实现所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，所述系统包括：
[0032]聚焦透镜、线极化天线、极化旋转器和辐射计通道和数据采集处理装置；
[0033]所述聚焦透镜被构造为将被测对象自发辐射或反射回来的毫米波聚焦在所述线极化天线上，之后经由所述辐射计通道和所述极化旋转器最终生成所述被测对象的极化亮温图像；
[0034]所述线极化天线设置在所述聚焦透镜的焦平面上，用于采集水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；
[0035]所述数据采集处理装置设置于所述极化旋转器的远离所述聚焦透镜的一侧，且被构造为通过对四个极化图像进行处理以获取待观测场景的检测图像。
[0036]进一步，提供一个优选实施方式，所述线极化天线、辐射计通道和极化旋转器被构造为能够绕观测轴整体旋转，用以分时采集水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像。
[0037]进一步，提供一个优选实施方式，所述极化天线和辐射计通道被构造为四个线极化采集阵列，同时获得水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0039]本专利技术提供的电磁成像极化角用于目标检测的方法，利用电磁成像中极化角AOP图像的统计特性，更加充分地挖掘观测场景极化信息，有效弥补传统方法对待观测场景的漏检和误检缺陷，从而提高利用极化信息检测目标的准确率和鲁棒性；
[0040]现有技术中，通常采用DOLP、LPR等衡量极化程度的物理量用于各种场景的目标检测，这些方法通常依赖于极化程度的大小对于图像进行分割，从而实现目标检测。然而，极化度不仅与目标材质有关，目标形状和入射角也会影响极化度，从而导致某些条件下极化度太弱，难以实现有效分割和目标检测，而现有技术中的极化角AOP与目标形状结构有关，以往均被用来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：采集待观测场景的电磁成像的水平极化、45度线极化、垂直极化和135度线极化图像；步骤2：根据四个所述极化图像，得到极化角图像AOP；步骤3：根据所述图像AOP的局部统计量，得到更新图像AOPS；步骤4：根据所述更新图像AOPS的全局统计量计算分割阈值，根据所述分割阈值对所述更新图像AOPS进行分割，得到待观测场景的检测图像AOPSB作为结果。2.根据权利要求1所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在于，所述步骤2中，获得所述极化角图像AOP的方法具体为：根据四个所述极化图像的像素值，分别得到四个极化图像的斯托克斯矢量的第二分量和第三分量图像的像素值，并计算所述极化角图像AOP的像素值。3.根据权利要求1所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在于，所述步骤3中，得到更新图像AOPS的方法具体为：步骤3.1：提取所述极化角图像AOP的滑窗像素矩阵；步骤3.2：根据所述极化角图像AOP的局部统计量，得到更新像素值；步骤3.3：根据步骤3.1和步骤3.2，遍历所述极化角图像AOP的所有像素，得到更新图像AOPS。4.根据权利要求1所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述分割阈值的计算方法为：通过公式：其中，ε(AOPS)表示对图像AOPS所有像素的像素值求平均值，σ(AOPS)表示对图像AOPS所有像素的像素值求均方根，为可调参数，可由大津法等常见算法获得；所述分割所述更新图像AOPS的方法为：通过公式：得到；其中，AOPSB(i,j)为待观测场景的检测图像AOPSB的第i行第j列像素的像素值。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在于，所述电磁成像具体为：微波成像、毫米波成像或太赫兹成像。6.根据权利要求5所述的电磁成像极化角用于目标检测的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程亚运，吴怀新，任鑫洋，祁嘉然，邱景辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：