基于红外高光谱成像系统的目标识别技术的研究
发布时间：2021-01-07 11:23
红外辐射是当今社会运用广泛的一段电磁辐射波段,在军事、工业、医学等方面都有重要应用。而红外探测系统由于其被动式探测的工作方式,有着保密性强、隐蔽不易被发现、不易被干扰的优点。针对目标的识别技术,也是该领域的研究重点。红外光谱成像系统的出现,使得红外探测在目标识别领域有了迅速的发展。是目标识别领域的一项先进技术。本文对发动机尾焰的探测和识别主要是通过对红外图像的处理以及特征光谱匹配等方式进行的,其中图像处理的部分主要是通过尾焰的形态以及与背景的差别进行区分,而光谱识别部分则是通过特征光谱的提取和匹配进行区分。本文首先对发动机尾焰的红外辐射特性进行分析,研究了红外技术的辐射理论以及红外在大气中的传输特性,验证使用的红外光谱成像系统的工作波段实际可行。并通过模拟出的红外目标辐射信息得到被测目标的特征光谱,为后续的目标光谱匹配提供基础模板。其次对红外光谱成像系统的工作性能进行研究。本文通过系统的响应曲线、噪声等效功率、信噪比等方面出发,计算出短波红外光谱成像系统的NETD值,并通过NETD值建立系统作用距离的数学模型,得到系统针对发动机尾焰的最大探测距离。最后是针对红外目标的检测,使用图像处理...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光谱维数据图
第二章红外目标的辐射特性11线。灰体的发射本领与黑体发射本领是一个定值，而自然存在的物体即除黑体外的辐射源，在一些光谱区间内，都可以被看作灰体，这一点也为各种项目试验等活动的建模提供了理论支持。这种有选择性的辐射体都会在一定的波段内近似为灰体，能够起到简化计算的作用。0.5黑体光灰体谱发射本领波长1图2.4黑体光谱发射分布黑体选择性辐射体灰体图2.5各发射体辐射特性2.1.3红外辐射的大气传输1）大气的组成大气中主要组成成分包括，，和等气体，这些气体所占的比重在80km的高度下可以基本视为不变，通常称它们为不变成分气体；水蒸气、臭氧、二氧化硫等气体在大气中的占有量会受到气温、海拔或者所处地方的影响，这些可被称作变气体，其中占比重最大的是水蒸气。水蒸气的含量受高度的影响极大，成反比关系。与之相反的是臭氧，在23km以下，臭氧与高度的关系成正比，并在23km处达到极值，
第二章红外目标的辐射特性12随后再逐渐减校由此，在日常生活中，臭氧对探测的影响不大，只有考虑星载设备时才需考虑它的吸收，考虑的重点部分集中在二氧化碳和水蒸气。[8]除了以上的气体成分，大气中还存在着许多杂质，诸如雨、雪、雾、云、灰尘、烟、碳粒子、盐粒子、微生物等，这些微粒的大小大多分布在10~10范围内，这一部分微粒被称为气溶胶。这一部分物质对红外辐射的传输产生很大的影响，因为其折射率与大气不同，容易产生散射和吸收。[11]2)大气的吸收在传输过程中，红外辐射会受到大气的吸收和反射，因此其辐射强度会逐渐减弱，进而影响到红外探测设备的接收和识别。在大气中，对红外产生吸收作用的主要是气体分子和悬浮微粒。由于这些物质的存在，在红外波段范围内形成了三个大气窗口，分别在1μm、3-5μm、8-12μm附近。其中在3-5μm这个波段的透射光谱如图2.6所示。由图可见波段内有两段投射的几乎为零。[14]图2.6大气在3-5μm的透射比3)大气的散射由于大气中的一些微粒，如雾和霾的存在，红外辐射在大气传输的过程中会产生散射。在大气成分中只有雾吸收物质时，透过率与传输路程的关系可表示为（2-11）通过大气中的气体分子以及气溶胶对红外传输产生的散射主要有三种，分别为瑞利散射、米氏散射和无选择性散射。瑞利散射发生的情况为：大气中的粒子的直径远小于传输能量的波长，这种散射主要由大气中的氮、二氧化碳、臭氧和氧分子等造成。而红外波段相对于紫外和可见
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进YOLO v2的车辆实时检测算法[J]. 卞山峰,张庆辉. 电子质量. 2019(10)
[2]海天背景下红外目标的检测与识别研究[J]. 林丰辉. 舰船电子工程. 2019(01)
[3]基于方向梯度的红外小目标检测算法[J]. 王建永,范小虎,赵爱罡. 无线电工程. 2018(12)
[4]多源红外弱小目标灰色关联融合识别方法[J]. 顾宪松,高昆,朱振宇,张鑫,韩璐. 激光与红外. 2018(10)
[5]红外成像探测技术发展趋势浅谈[J]. 张昌义. 电子世界. 2018(12)
[6]机载远程红外双站测距研究[J]. 李盈,马宁,贾鹏,李江勇. 激光与红外. 2017(08)
[7]基于NETD的红外探测系统作用距离分析[J]. 罗振莹,白璐,宁辉,关小伟,吴振森. 红外. 2017(05)
[8]基于自适应形态学滤波的红外小目标检测算法[J]. 徐文晴,王敏. 激光与红外. 2017(01)
[9]尾焰特征光谱在主动段弹道目标识别中的应用[J]. 苑智玮,黄树彩,熊志刚,赵炜. 光学学报. 2017(02)
[10]高光谱图像处理与信息提取前沿[J]. 张兵. 遥感学报. 2016(05)
硕士论文
[1]隐身飞机尾焰红外探测仿真技术研究[D]. 丁亮.电子科技大学 2016
[2]基于图像处理的飞机尾焰检测与识别技术的研究[D]. 史丽芳.西安电子科技大学 2015
[3]基于双目立体视觉的三维信息获取技术研究[D]. 方恒.武汉科技大学 2008
本文编号：2962473
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光谱维数据图
第二章红外目标的辐射特性11线。灰体的发射本领与黑体发射本领是一个定值，而自然存在的物体即除黑体外的辐射源，在一些光谱区间内，都可以被看作灰体，这一点也为各种项目试验等活动的建模提供了理论支持。这种有选择性的辐射体都会在一定的波段内近似为灰体，能够起到简化计算的作用。0.5黑体光灰体谱发射本领波长1图2.4黑体光谱发射分布黑体选择性辐射体灰体图2.5各发射体辐射特性2.1.3红外辐射的大气传输1）大气的组成大气中主要组成成分包括，，和等气体，这些气体所占的比重在80km的高度下可以基本视为不变，通常称它们为不变成分气体；水蒸气、臭氧、二氧化硫等气体在大气中的占有量会受到气温、海拔或者所处地方的影响，这些可被称作变气体，其中占比重最大的是水蒸气。水蒸气的含量受高度的影响极大，成反比关系。与之相反的是臭氧，在23km以下，臭氧与高度的关系成正比，并在23km处达到极值，
第二章红外目标的辐射特性12随后再逐渐减校由此，在日常生活中，臭氧对探测的影响不大，只有考虑星载设备时才需考虑它的吸收，考虑的重点部分集中在二氧化碳和水蒸气。[8]除了以上的气体成分，大气中还存在着许多杂质，诸如雨、雪、雾、云、灰尘、烟、碳粒子、盐粒子、微生物等，这些微粒的大小大多分布在10~10范围内，这一部分微粒被称为气溶胶。这一部分物质对红外辐射的传输产生很大的影响，因为其折射率与大气不同，容易产生散射和吸收。[11]2)大气的吸收在传输过程中，红外辐射会受到大气的吸收和反射，因此其辐射强度会逐渐减弱，进而影响到红外探测设备的接收和识别。在大气中，对红外产生吸收作用的主要是气体分子和悬浮微粒。由于这些物质的存在，在红外波段范围内形成了三个大气窗口，分别在1μm、3-5μm、8-12μm附近。其中在3-5μm这个波段的透射光谱如图2.6所示。由图可见波段内有两段投射的几乎为零。[14]图2.6大气在3-5μm的透射比3)大气的散射由于大气中的一些微粒，如雾和霾的存在，红外辐射在大气传输的过程中会产生散射。在大气成分中只有雾吸收物质时，透过率与传输路程的关系可表示为（2-11）通过大气中的气体分子以及气溶胶对红外传输产生的散射主要有三种，分别为瑞利散射、米氏散射和无选择性散射。瑞利散射发生的情况为：大气中的粒子的直径远小于传输能量的波长，这种散射主要由大气中的氮、二氧化碳、臭氧和氧分子等造成。而红外波段相对于紫外和可见
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进YOLO v2的车辆实时检测算法[J]. 卞山峰,张庆辉. 电子质量. 2019(10)
[2]海天背景下红外目标的检测与识别研究[J]. 林丰辉. 舰船电子工程. 2019(01)
[3]基于方向梯度的红外小目标检测算法[J]. 王建永,范小虎,赵爱罡. 无线电工程. 2018(12)
[4]多源红外弱小目标灰色关联融合识别方法[J]. 顾宪松,高昆,朱振宇,张鑫,韩璐. 激光与红外. 2018(10)
[5]红外成像探测技术发展趋势浅谈[J]. 张昌义. 电子世界. 2018(12)
[6]机载远程红外双站测距研究[J]. 李盈,马宁,贾鹏,李江勇. 激光与红外. 2017(08)
[7]基于NETD的红外探测系统作用距离分析[J]. 罗振莹,白璐,宁辉,关小伟,吴振森. 红外. 2017(05)
[8]基于自适应形态学滤波的红外小目标检测算法[J]. 徐文晴,王敏. 激光与红外. 2017(01)
[9]尾焰特征光谱在主动段弹道目标识别中的应用[J]. 苑智玮,黄树彩,熊志刚,赵炜. 光学学报. 2017(02)
[10]高光谱图像处理与信息提取前沿[J]. 张兵. 遥感学报. 2016(05)
硕士论文
[1]隐身飞机尾焰红外探测仿真技术研究[D]. 丁亮.电子科技大学 2016
[2]基于图像处理的飞机尾焰检测与识别技术的研究[D]. 史丽芳.西安电子科技大学 2015
[3]基于双目立体视觉的三维信息获取技术研究[D]. 方恒.武汉科技大学 2008
本文编号：2962473
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