通過敵我識別系統(tǒng)判斷目標(biāo)屬性是避免戰(zhàn)場誤傷的有效途徑。傳統(tǒng)協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)通過詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)識別目標(biāo)屬性,系統(tǒng)易受干擾、欺騙,無法識別中立方目標(biāo)。基于多譜段成像技術(shù)的非協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)將被識別目標(biāo)看作是系統(tǒng)的外部環(huán)境,通過分析目標(biāo)特征識別目標(biāo)敵我屬性,解決了協(xié)作式敵我識別系統(tǒng)存在的問題。本文對多譜段敵我識別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。首先,對多譜段敵我識別系統(tǒng)中的圖像融合、全局特征提取和局部特征提取等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(1)、在分析不同譜段下目標(biāo)成像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出一種基于非下采樣輪廓波變換的多譜段圖像融合方法。對于低頻系數(shù),當(dāng)不同譜段圖像低頻系數(shù)相關(guān)性較高時,采用取均值的方法進(jìn)行融合;相關(guān)性較低時,采用加權(quán)梯度相位一致性的方法進(jìn)行融合,以保留圖像的結(jié)構(gòu)信息。對于高頻系數(shù),采用高斯加權(quán)SML進(jìn)行融合,以保留圖像細(xì)節(jié)。通過可見光圖像和紅外圖像的融合實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文算法的有效性。(2)、在目標(biāo)全局特征提取方面,以正交Charlier多項式構(gòu)造了Charlier矩并導(dǎo)出了其仿射不變量;提出一種融合多種離散正交矩不變量的特征提取方法,克服了非正交矩不變量存在信息冗余以及連續(xù)正交矩存在離散化誤差的缺陷。分類實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文方法相對于單一特征具有較高的分類正確率。(3)、在目標(biāo)局部特征提取方面,提出一種基于背景抑制Gabor能量濾波的方法檢測角點(diǎn);利用目標(biāo)骨架約束提取最能簡潔反映目標(biāo)本質(zhì)形狀特征的特征角點(diǎn),去掉了冗余角點(diǎn);針對多尺度高斯核積分不變量不具有仿射不變性的缺陷,采用圖像歸一化的方法獲得仿射不變性;以形狀特征變化率為依據(jù)選擇形狀特征尺度,減小了相鄰尺度積分不變量之間的信息冗余�；贐ag-of-Words模型構(gòu)建局部特征向量用于目標(biāo)分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的特征角點(diǎn)描述子和多尺度高斯核積分不變量相對于其他角點(diǎn)和輪廓描述子具有更好的分類性能。其次,分析了圖像融合、特征提取等關(guān)鍵算法的計算復(fù)雜度,提出一種目標(biāo)最小外接矩形的方法提取目標(biāo)區(qū)域,降低了算法處理的數(shù)據(jù)量;對于圖像融合和特征提取中所涉及的卷積運(yùn)算,利用分塊方法計算卷積,降低了計算時間,提高了在線識別的效率。最后,根據(jù)多譜段敵我識別系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求,設(shè)計了一種基于多處理器并行處理架構(gòu)的硬件平臺,對整個系統(tǒng)進(jìn)行了半實(shí)物調(diào)試。通過對實(shí)際目標(biāo)的可見光和紅外圖像進(jìn)行融合、特征檢測和描述,驗(yàn)證了硬件平臺的實(shí)時性;通過對目標(biāo)屬性的識別驗(yàn)證了算法的有效性。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP391.41
【部分圖文】：

0.20~0.29 近紅外 0.76~2.0 紅色尖峰帶0.22~0.29 短波紅外 2.0~3.0 長波紅外 0.29~0.32 中波紅外 3.0~5.0 極遠(yuǎn)紅外 0.32~0.38 尾焰帶 4.0~5.0 近毫米波 的存在，大氣中的大分子、水蒸氣、微粒等對的電磁波具有一定的吸收作用，導(dǎo)致不同譜段面，目標(biāo)自身由于材料、工作狀態(tài)等不同，向。本節(jié)主要對紫外波段、可見光波段和紅外波，為多譜段圖像融合和識別提供理論指導(dǎo)。射成像特性可以看出，紫外輻射波段主要集中在 0.01～占各種紫外輻射源能量總和的 7%，但它仍是射大氣透過率與波長的關(guān)系如圖 2.3 所示：

圖 2.4 紅外輻射大氣透過率任何溫度在絕對零度以上的物體都會因自身分子運(yùn)動而向外輻射紅外隨著物體溫度不同或表面材料不同，其輻射的紅外線強(qiáng)度和波段也不來說，物體的溫度越高，輻射強(qiáng)度越大，波長越短。從圖中可以看出射在大氣傳輸過程中受大氣影響比較復(fù)雜，大致在 1～3μm、3～5μm 范圍的波段能到達(dá)地面，稱之為紅外輻射大氣窗口。1~3μm 的近紅軍事上主要用于探測敵方武器火控及制導(dǎo)系統(tǒng)所發(fā)出的激光，對于戰(zhàn)標(biāo)主要采用 3~5μm的中紅外波段和 8~14μm的遠(yuǎn)紅外波段探測[37]。飛機(jī)目標(biāo)的紅外輻射主要來自蒙皮輻射，尾焰輻射和發(fā)動機(jī)噴口輻射空中高速飛行時與大氣摩擦產(chǎn)生蒙皮輻射，蒙皮溫度與飛機(jī)的馬赫數(shù)系，因而飛機(jī)速度越快，蒙皮輻射越突出。蒙皮輻射主要集中在 8，從分布范圍來看，蒙皮輻射覆蓋整個機(jī)身。尾焰輻射主要來自燃料的水和二氧化碳等所輻射的紅外線，主要集中在 3~5μm波段。發(fā)動機(jī)度與發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于非加力狀態(tài)時，其溫度同燃

對零度以上的物體都會因自身分子運(yùn)動而不同或表面材料不同，其輻射的紅外線強(qiáng)溫度越高，輻射強(qiáng)度越大，波長越短。從過程中受大氣影響比較復(fù)雜，大致在 1～到達(dá)地面，稱之為紅外輻射大氣窗口。于探測敵方武器火控及制導(dǎo)系統(tǒng)所發(fā)出的5μm的中紅外波段和 8~14μm的遠(yuǎn)紅外外輻射主要來自蒙皮輻射，尾焰輻射和發(fā)時與大氣摩擦產(chǎn)生蒙皮輻射，蒙皮溫度與速度越快，蒙皮輻射越突出。蒙皮輻射來看，蒙皮輻射覆蓋整個機(jī)身。尾焰輻射碳等所輻射的紅外線，主要集中在 3~5μ作狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于非加力狀態(tài)時機(jī)加力時，其溫度急劇上升，產(chǎn)生高強(qiáng)度集中在 1~3μm。圖 2.5 為飛機(jī)目標(biāo)的紅外

【引證文獻(xiàn)】

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1 劉翔;張曉杰;鄭翰清;劉達(dá);李建勛;崔愛蓮;;復(fù)雜背景中紅外多光譜目標(biāo)檢測算法研究[J];上海航天;2016年04期

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1 孔齡婕;微型化多譜段變頻調(diào)制光電標(biāo)識技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2016年

本文編號：2834822