紅外光譜成像目標(biāo)識(shí)別技術(shù)綜述

摘 要：概述了目標(biāo)識(shí)別技術(shù)研究現(xiàn)狀，分析了光譜識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)。通過對(duì)目標(biāo)燃料和表面涂覆材料的光譜測(cè)量揭示其物質(zhì)成分，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效識(shí)別。紅外光譜成像為精確目標(biāo)識(shí)別提供了一種新的復(fù)合識(shí)別手段。

關(guān)鍵詞： 紅外成像；光譜識(shí)別；光譜成像；

中圖分類號(hào)：o434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

目標(biāo)識(shí)別技術(shù)主要用于對(duì)目標(biāo)的搜索、識(shí)別和跟蹤，目標(biāo)識(shí)別技術(shù)有著非常重要的作用，也成為各國(guó)發(fā)展的重點(diǎn)。目前廣泛使用的手段和技術(shù)有：可見光電視識(shí)別、紅外點(diǎn)源識(shí)別、紅外成像識(shí)別、毫米波識(shí)別和復(fù)合識(shí)別等。目前研究的重點(diǎn)都在試圖改善目標(biāo)識(shí)別的抗干擾能力，同時(shí)尋求新的方法和技術(shù)。隨著紅外探測(cè)器技術(shù)的快速發(fā)展，紅外成像由于具有高靈敏度、高幀頻、抗干擾性好、可全天時(shí)工作等特點(diǎn)，在目標(biāo)識(shí)別中已得到廣泛應(yīng)用。

紅外光譜目標(biāo)識(shí)別技術(shù)是通過紅外光譜測(cè)量，揭示物質(zhì)組成成分，利用光譜譜型來區(qū)分真假目標(biāo)，尤其紅外光譜成像既可測(cè)量紅外光譜又可觀測(cè)紅外圖像，具有紅外成像識(shí)別和紅外光譜識(shí)別的復(fù)合識(shí)別效果[1-3]。很多目標(biāo)由于所使用動(dòng)力的燃料和表面涂覆材料不同，通過紅外光譜測(cè)量，確定其燃料和表面涂覆材料的物質(zhì)組成成分，進(jìn)行有效目標(biāo)識(shí)別。紅外光譜及成像為識(shí)別技術(shù)提供了一種新的手段和方法。

2 紅外光譜成像目標(biāo)識(shí)別技術(shù)

紅外光譜成像技術(shù)是上個(gè)世紀(jì)80年代初，在多光譜掃描技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)的新一代技術(shù)。它把映射目標(biāo)輻射屬性的光譜特性與映射目標(biāo)空間和幾何關(guān)系的圖像結(jié)合在一起，非常適合人們根據(jù)圖像進(jìn)行目標(biāo)特性探測(cè)。光譜成像測(cè)量技術(shù)為當(dāng)代遙感發(fā)展的前沿技術(shù)，在很多領(lǐng)域得到了廣泛和重要的應(yīng)用，如在地質(zhì)勘探、大氣遙感、真假目標(biāo)及干擾物的揭示等。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家都將光譜成像技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)。

通過光譜成像測(cè)量對(duì)區(qū)分真假目標(biāo)和識(shí)別技術(shù)得到廣泛的關(guān)注。據(jù)報(bào)道，應(yīng)用紅外超光譜成像技術(shù)，建立目標(biāo)的紅外光譜特征數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)目標(biāo)的光譜特征來自動(dòng)探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)。超光譜成像可得到大量的反映目標(biāo)物質(zhì)成分的光譜數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析和比對(duì)，探測(cè)和識(shí)別真假目標(biāo)。紅外光譜成像能夠全天時(shí)、全天候的實(shí)時(shí)探測(cè)、跟蹤和識(shí)別目標(biāo)，大幅度提高其效能。

光譜成像常用技術(shù)方式主要有濾光片分光型，色散分光型和傅立葉干涉型等。傅里葉變換成像光譜技術(shù)是利用紅外探測(cè)器每個(gè)像素的干涉圖與目標(biāo)光譜圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過測(cè)量離散干涉圖并對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉積分變換計(jì)算，反演得到光譜圖，從而獲取二維空間目標(biāo)的光譜信息。傅里葉變換成像光譜儀器在空間目標(biāo)探測(cè)中具有：多頻道、高通量、高信噪比、高光譜分辨率，探測(cè)靈敏度高，微弱信號(hào)探測(cè)能 力強(qiáng)，根據(jù)不同目標(biāo)可實(shí)時(shí)調(diào)整光譜分辨率的優(yōu)勢(shì)，特別適合紅外弱輻射光譜的探測(cè)。通過圖像數(shù)據(jù)和光譜數(shù)據(jù)的融合，揭示各種目標(biāo)的光譜特征及物質(zhì)成份，區(qū)分同類目標(biāo)的細(xì)微差異，對(duì)目標(biāo)識(shí)別和分類具有重要意義，極大提高對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力。

利用高光譜或超光譜遙感進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在對(duì)目標(biāo)探測(cè)識(shí)別的能力有較大提升，可以區(qū)分出相近類目標(biāo)的微小差別，有效解決“異物同譜”和“同譜異物”現(xiàn)象，為目標(biāo)精確光譜探測(cè)提供了數(shù)據(jù)量保障，使目標(biāo)光譜探測(cè)由定性分析變成定量測(cè)量，為目標(biāo)識(shí)別奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。研究一種采用高幀頻、多波段紅外焦平面的紅外多光譜成像識(shí)別。采用多幀處理的超分辨率處理，實(shí)現(xiàn)較高分辨率，甚至超過物理分辨率，通過多幀頻疊加處理方法來提高探測(cè)靈敏度 ，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離分辨小間隔目標(biāo)，同時(shí)完成目標(biāo)光譜特征提取。

發(fā)達(dá)國(guó)家在光譜成像技術(shù)方面進(jìn)行了大量研究， 在光學(xué)系統(tǒng)、分光器件、焦平面探測(cè)傳器、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、目標(biāo)跟蹤和識(shí)別算法等方面做了非常多的建設(shè)性的工作。一些研究成果已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用。紅外光譜成像技術(shù)在目標(biāo)識(shí)別方面具有一定的優(yōu)勢(shì)和非常好的應(yīng)用前景?？蓪?duì)低對(duì)比度目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)且具有較高背景抑制能力；光譜加成像即光譜成像復(fù)合識(shí)別方式，使目標(biāo)識(shí)別成功率有較大提高，尤其抗干擾效果非常好，使干擾難度增加甚至無法進(jìn)行干擾。光譜成像識(shí)別方式缺點(diǎn)是光學(xué)系統(tǒng)較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)量偏大，硬件成本高，實(shí)時(shí)性略差。有的系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性要求較高和系統(tǒng)空間較小，因此紅外光譜成像目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用還需進(jìn)一步完善和提高。

3 結(jié)束語(yǔ)

紅外光譜成像具有光譜和圖像合二為一的特點(diǎn)，把目標(biāo)紅外幾何圖像和光譜識(shí)別技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，在目標(biāo)識(shí)別技術(shù)方面具有非常好的應(yīng)用前景，能達(dá)到復(fù)合識(shí)別效果。

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一定保留：

作者簡(jiǎn)介：孟慶華（1963-），男，吉林長(zhǎng)春人，工學(xué)碩士，研究員，主要從事光譜儀器和光電經(jīng)緯儀設(shè)計(jì)

和研究。