隨著軍事監(jiān)測與偵察領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,對成像系統(tǒng)檢測與識別性能的需求不斷增加,傳統(tǒng)單譜段或多譜段成像難以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的高性能檢測與識別,高光譜成像技術(shù)因其具有同時(shí)獲得光譜分辨率較高的多個(gè)連續(xù)譜段圖像的優(yōu)勢,成為未來空間光學(xué)載荷的重要發(fā)展方向。但根據(jù)光譜成像技術(shù)原理及現(xiàn)有研究:高光譜圖像存在數(shù)據(jù)量大、信息冗余度高、空間分辨率低等局限,導(dǎo)致算法計(jì)算量大、數(shù)據(jù)解譯效率低、目標(biāo)與背景光譜混疊等問題,使得目標(biāo)檢測與識別難度進(jìn)一步增大,無法滿足系統(tǒng)對于目標(biāo)的實(shí)時(shí)判讀解譯需求,因此需要針對高光譜圖像研究高效的目標(biāo)檢測與識別策略。為解決上述問題,本文分析了影響目標(biāo)可檢測性能與可識別性能的各種因素,開展了譜段優(yōu)選、目標(biāo)檢測與識別方法研究。主要研究工作如下:（1）進(jìn)行了目標(biāo)可檢測性與可識別性的影響因素分析。從成像全鏈路角度出發(fā),分析目標(biāo)/背景輻射、大氣傳輸以及探測系統(tǒng)成像過程中產(chǎn)生的光譜混疊、輻射衰減、像質(zhì)模糊、噪聲干擾等效應(yīng)對目標(biāo)可檢測性能與可識別性能的影響,針對各環(huán)節(jié)帶來的不同影響給出譜段優(yōu)選、目標(biāo)檢測與識別方法設(shè)計(jì)的相關(guān)建議,為后續(xù)研究提供理論支撐。（2）提出了面向檢測與識別任務(wù)的譜段優(yōu)選方法。以提升目標(biāo)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

總體思路流程圖

標(biāo)軌跡的關(guān)聯(lián)性。與此同時(shí)，需要針對目標(biāo)速度發(fā)生變化的情況設(shè)計(jì)相應(yīng)的的多幀關(guān)聯(lián)方法。2.2.2目標(biāo)輻射特性飛機(jī)目標(biāo)的輻射主要由尾焰、尾噴管和蒙皮三部分組成。飛機(jī)尾焰的主要成分是二氧化碳和水蒸氣，由于分子的吸收特性，尾焰在2.7μm、4.3μm、6.3μm附近有較強(qiáng)的紅外輻射。發(fā)動機(jī)工作時(shí)，尾噴管被燃?xì)饧訜幔矅姽茌椛渲苯邮艿桨l(fā)動機(jī)工作狀況的影響。蒙皮輻射來源于飛機(jī)飛行時(shí)的氣動加熱。將兩種典型飛機(jī)作為計(jì)算對象，研究典型目標(biāo)的紅外輻射特性。飛行高度10km，速度0.8Ma情況下目標(biāo)1和目標(biāo)2的歸一化光譜輻射曲線如圖2-1a)所示，可以看到兩目標(biāo)的輻射曲線走勢相似且在2.7μm、4.3μm、5.8μm、6.3μm附近均具有明顯峰值，此現(xiàn)象可能是由兩目標(biāo)的燃料組分與飛行狀態(tài)相似引起的，但仍能根據(jù)兩目標(biāo)間的輻射曲線差異實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)型號的識別，不同譜段內(nèi)兩目標(biāo)間的輻射能量差異具有明顯變化，因此可以選擇不同目標(biāo)間能量差異大的譜段進(jìn)行目標(biāo)識別，以提高目標(biāo)識別的效率。相較于亞音速巡航，飛機(jī)以超音速巡航或加力飛行時(shí)會消耗更多燃料，尾噴管噴射出更多高溫氣體，由于氣動加熱引起的蒙皮輻射也會因飛行速度的提高而增加。目標(biāo)1在兩種工作狀況下的歸一化光譜輻射曲線如圖2-1b)所示，可以看到飛機(jī)以不同工作狀況飛行時(shí)，其紅外輻射會發(fā)生明顯變化。此種情況下同一目標(biāo)光譜發(fā)生變異的程度較大，因此在構(gòu)造目標(biāo)識別特征庫時(shí)，若對存在兩種以上工作狀況的目標(biāo)僅設(shè)置一條標(biāo)準(zhǔn)光譜，勢必會嚴(yán)重影響目標(biāo)識別的準(zhǔn)確度，因此需要對此類目標(biāo)設(shè)置多條標(biāo)準(zhǔn)光譜，每條標(biāo)準(zhǔn)光譜對應(yīng)于此類目標(biāo)的不同工作狀況。a)兩種典型目標(biāo)的光譜曲線b)目標(biāo)1在兩種工作狀況下的光譜曲線圖2-1典型目標(biāo)的歸一化光譜輻射曲線目標(biāo)來自尾焰、尾噴管和蒙皮的輻射在不同譜段內(nèi)的?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文-13-段內(nèi)，來自蒙皮的紅外輻射與尾焰、尾噴管的紅外輻射相比可以忽略不記，在長波譜段內(nèi)，飛機(jī)輻射主要來自于蒙皮輻射。目標(biāo)1在4.3μm和13μm附近的紅外輻射如圖2-2所示，在圖中能夠清楚的看到這一差異。a)目標(biāo)1在4.3μm附近紅外輻射b)目標(biāo)1在13μm附近紅外輻射圖2-2目標(biāo)1在中波和長波波段內(nèi)紅外輻射特性飛機(jī)全部的紅外輻射不是這三部分的簡單相加，而是具有明顯的方向特性，從不同方位角度觀測飛機(jī)，飛機(jī)機(jī)身會對特定方位的輻射產(chǎn)生遮擋[66]。典型目標(biāo)在不同方向上的輻射特性如圖2-3所示�？梢钥吹讲煌较蛏系募t外輻射存在較明顯差異，目標(biāo)的可檢測性能會隨觀測角度的改變而發(fā)生變化。在構(gòu)造目標(biāo)識別特征庫時(shí)，應(yīng)該將所有觀測角度情況下的目標(biāo)光譜考慮在內(nèi)，使得所構(gòu)建的目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)光譜對于以任意角度探測目標(biāo)時(shí)的光譜匹配計(jì)算均具有較好的適用性。圖2-3典型目標(biāo)不同方向上的紅外輻射特性2.2.3背景輻射特性天基平臺探測的背景主要是陸地、海洋和大氣，背景的復(fù)雜多樣直接影響目標(biāo)的可檢測性能與可識別性能。分別選取短波紅外與中波紅外譜段的卷云背景圖像中A、B、C、D四種場景進(jìn)行背景輻射特性分析，如圖2-4所示，對應(yīng)的四種區(qū)域分別為云場景、云邊緣場景、無云場景和點(diǎn)狀云場景，區(qū)域大小為20×20個(gè)像元。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]基于鄰域局部最大均值與多尺度形態(tài)學(xué)濾波的弱小紅外目標(biāo)檢測算法[J]. 丁云,張生偉,李國強(qiáng),馬軍勇,張春景.  電光與控制. 2018(09)
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[9]高光譜圖像處理與信息提取前沿[J]. 張兵.  遙感學(xué)報(bào). 2016(05)
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博士論文
[1]特定背景下點(diǎn)目標(biāo)探測最優(yōu)波段選擇方法的研究[D]. 董玉翠.中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2015



本文編號：3127774