一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，包括以下内容：采集多个波段下目标毁伤前后的高光谱偏振图像；对毁伤前后目标的光谱偏振图像预处理，包括：毁伤前后图像的高精度配准、多个波段下的偏振图像复原，并融合偏振度(DOP)图像；提取目标毁伤前后DOP图像的纹理特征，计算目标毁伤前后的纹理特征变化；最后综合毁伤前后纹理特征的变化，对目标的毁伤效果进行评估。本发明专利技术能够将目标的光谱、偏振、图像信息一体化，通过灰度共生矩阵，对目标的毁伤效果进行精确评估。对目标的毁伤效果进行精确评估。对目标的毁伤效果进行精确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法


[0001]本专利技术属于光谱偏振探测
，特别是一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法。

技术介绍

[0002]目标毁伤效果评估是现代武器装备系统发展的重要依据，精准的目标毁伤效果评估是现场作战制定应战方案、配置攻击武器必不可少的重要环节，也是武器装备技术的升级和优化的重要依据。
[0003]对于目标毁伤效果的评估方法大致分为三种：人工判读的方法，此类方法简单可靠，但是需要人工参与，评估时间长；基于贝叶斯理论的毁伤评估方法，此类方法可以充分利用各类信息，但是很少用到人工判读的知识经验；基于图像分析的毁伤效果评估方法，此类方法充分利用了人的经验作为先验知识，且图像处理算法速度快，但是由于战场环境的复杂多变，传统的基于目标光强信息的探测技术很难满足需求，导致评估结果不稳定。而高光谱偏振成像技术作为一种先进的光学测量手段，将目标介质的光谱信息、偏振信息、二维图像信息的探测技术融合于一体，为目标的识别和分析提供了更加丰富的信息源，有利于提高目标毁伤效果的评估能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对传统的基于目标光强信息的探测技术携带信息少的问题，提供一种高光谱偏振成像的探测方法，对目标的毁伤效果进行评估。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一方面，提供了一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，采集目标毁伤前后的高光谱偏振图像；
[0007]步骤2，对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行预处理；
[0008]步骤3，利用灰度共生矩阵法提取预处理后的图像纹理特征，计算目标毁伤前后的纹理特征变化；
[0009]步骤4，综合目标毁伤前后纹理特征变化，对目标的毁伤效果进行评估。
[0010]进一步地，步骤1中所述采集目标毁伤前后的高光谱偏振图像，具体采用基于液晶调制的高光谱偏振成像系统实现。
[0011]进一步地，步骤2所述对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行预处理，具体过程包括：
[0012]步骤2
‑
1，采用局部上采样相位相关法，对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行图像配准；
[0013]步骤2
‑
2，针对配准后的高光谱偏振图像，利用全偏振复原算法，复原出每个波段下的Stokes矢量图象S0,S1,S2,S3，进而计算出目标的DOP图像：
[0014][0015]步骤2
‑
3，对所有波段下目标毁伤前后的DOP图像进行融合：
[0016][0017]式中，M和N分别表示图像的宽度和高度，n表示所选取的光谱通道数目，DOP
k
(i,j)表示第k个光谱通道下DOP图像的每一个像素点(i,j)的值。
[0018]进一步地，步骤3所述利用灰度共生矩阵法提取预处理后的图像纹理特征，计算目标毁伤前后的纹理变化，具体过程包括：
[0019]步骤3
‑
1，将DOP图像灰度级压缩至32；
[0020]步骤3
‑
2，确定滑动窗口的大小和步长，以0
°
,45
°
,90
°
,135
°
四个方向，滑动窗口遍历DOP图像并计算四个方向的灰度共生矩阵；
[0021]步骤3
‑
3，计算灰度共生矩阵纹理特征，包括：对比度、相关性、能量和逆差距，分别对0
°
,45
°
,90
°
,135
°
四个方向计算出的纹理特征取平均作为最终的纹理特征；
[0022]步骤3
‑
4，计算各纹理特征所占权重，具体公式为：
[0023][0024]式中，V
a
表示第a个纹理特征的变异系数，W
a
表示第a个纹理特征所占权重；
[0025][0026]式中，σ
a
,u
a
分别表示第a个纹理特征的标准差和均值；
[0027]步骤3
‑
5，计算目标毁伤前后各纹理特征每一像素点的欧式距离，具体公式为：
[0028][0029]式中，d
a
(i,j)表示第a个纹理特征每一像素点(i,j)的欧式距离，T
1a
(i,j)和T
2a
(i,j)分别表示目标毁伤前后的第a个纹理特征的每一像素点(i,j)的值；
[0030]步骤3
‑
6，计算总的纹理特征变化，具体公式为：
[0031][0032]式中，m,n表示DOP图像的宽度和高度。
[0033]进一步地，步骤4所述综合目标毁伤前后纹理特征变化，对目标的毁伤效果进行评估，具体包括：
[0034]将目标受损程度定义为五级，如下所示：
[0035]未毁伤，D∈[0,0.05]；
[0036]轻度毁伤，D∈[0.05,0.15]；
[0037]中度毁伤，D∈[0.15,0.25]；
[0038]重度毁伤，D∈[0.25,0.4]；
[0039]报废，D≥0.4。
[0040]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0041]1)高光谱偏振图像是目标介质的光谱信息、偏振信息、图像信息融合于一体的多维信息体，有利于提高目标毁伤效果的评估能力。
[0042]2)整体方案可以避免伪装目标的干扰，对目标的探测和识别更有效。
[0043]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0044]图1为本专利技术基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法的流程图。
[0045]图2为一个实施例中高光谱偏振成像装置的结构示意图。
[0046]图3为一个实施例中光谱偏振图像预处理流程图。
[0047]图4为一个实施例中灰度共生矩阵(GLCM)法纹理特征提取流程图。
具体实施方式
[0048]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0049]需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0050]另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，采集目标毁伤前后的高光谱偏振图像；步骤2，对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行预处理；步骤3，利用灰度共生矩阵法提取预处理后的图像纹理特征，计算目标毁伤前后的纹理特征变化；步骤4，综合目标毁伤前后纹理特征变化，对目标的毁伤效果进行评估。2.根据权利要求1所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，步骤1中所述采集目标毁伤前后的高光谱偏振图像，具体采用基于液晶调制的高光谱偏振成像系统实现。3.根据权利要求2所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，所述基于液晶调制的高光谱偏振成像系统包括沿光轴依次设置的前置成像物镜(1)、光阑(2)、准直物镜(3)、偏振调制模块(4)、光谱调谐模块(5)、后置成像物镜(6)和面阵探测器(7)；入射光经过前置成像物镜(1)、光阑(2)、准直物镜(3)、偏振调制模块(4)后，在一个调制周期内可产生四种不同偏振状态的光，再经光谱调谐模块(5)和后置成像物镜(6)，最终成像在面阵探测器(7)上，采集到不同波段下，具有四种不同偏振状态的光谱偏振图像。4.根据权利要求3所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，所述偏振调制模块(4)包括沿光轴依次设置的铁电液晶(4.1)、半波片(4.2)、铁电液晶(4.3)和四分之一波片(4.4)。5.根据权利要求4所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，所述光谱调谐模块(5)为液晶可调谐滤光器。6.根据权利要求5所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，步骤2所述对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行预处理，具体过程包括：步骤2
‑
1，采用局部上采样相位相关法，对目标毁伤前后的高光谱偏振图像进行图像配准；步骤2
‑
2，针对配准后的高光谱偏振图像，利用全偏振复原算法，复原出每个波段下的Stokes矢量图象S0,S1,S2,S3，进而计算出目标的DOP图像：步骤2
‑
3，对所有波段下目标毁伤前后的DOP图像进行融合：式中，M和N分别表示图像的宽度和高度，n表示所选取的光谱通道数目，DOP
k
(i,j)表示第k个光谱通道下DOP图像的每一个像素点(i,j)的值。7.根据权利要求6所述的基于高光谱偏振成像的目标毁伤效果评估方法，其特征在于，
步骤3所述利用灰度共生矩阵法提取预处理后的图像纹理特征，计算目标毁伤前后的纹理变化，具体过程包括：步骤3
‑
1，将DOP图像灰度级压缩至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建欣，王振旭，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：