导弹助推段天基红外探测的像面照度模型及其应用

波段选择是导弹助推段天基红外探测系统设计首先需要解决的问题.无论是中心波长的确定,还是波段宽度的设定,都应有合理的依据.本文提出了导弹助推段天基探测的像面照度模型,并根据模型得到导弹助推段天基红外探测系统的目标与背景信杂比作为目标函数,利用信杂比的最大化作为波段宽度选择的依据,进行探测波段的选择.分析结果表明,以H2O,CO2吸收带2.7μm和4.3μm为作为红外探测系统的中心波长有其固有的合理性,不同的波段宽度选择将使信杂比产生显著变化.本文所建立的像面照度模型对遥感器设计和性能估计亦有重要意义.     

基于列相关的热红外高光谱遥感图像非均匀性校正

由于探测单元之间响应不一致、电子增益和偏置发生变化、焦平面污染和损伤等因素,推扫式热红外成像光谱仪获取的图像常常表现为图像列之间不均匀,条带噪声严重,影响了热红外高光谱遥感图像的后续处理和应用。结合推扫式成像光谱仪非均匀性的来源和成因,以相邻地物的相关性为理论基础,提出了适用于热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法。该方法的步骤是,首先逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正,得到标准矩匹配校正图像;然后,以标准矩匹配校正图像为基础,选择相邻两列像元中相同的地物像元;最后,用两列中相同的地物像元,通过线性回归得到后一列的校正系数,并对其进行校正,顺次遍历一个波段的所有列,完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此过程,遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段,完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。将该方法应用于推扫式热红外光谱成像仪实际获取图像的非均匀性校正中。结果表明,相比矩匹配方法,在保证非均匀性校正效果的情况下,本文方法的各列均值和标准差更符合实际情况。     

一种针对高光谱遥感影像的波段选择方法

随着传感器技术的不断发展,高光谱遥感影像已经广泛应用于土地覆盖监测等诸多领域。高光谱遥感影像具有波段数目多、波段间相关性强等特点,因此在图像分类时需要有效的波段选择方法以提高遥感影像的使用效率。文中提出了一种针对高光谱遥感影像的波段选择方法,该方法首先使用信息散度描述波段间的相关性,通过构造信息散度矩阵对子空间进行划分。然后使用波段的信息量和Bhattacharyya距离构建适应度函数,并对粒子群算法中的惯性权值更新方式进行改进。通过对AVIRIS高光谱遥感图像进行实验证明,与现有算法相比文中算法具有更高的分类精度及更快的收敛速度。     

高光谱遥感的发展及其对军事装备的威胁

高光谱遥感融合了光谱分析和成像遥感的优点,可以利用精细光谱特征分析、识别目标的种类和表面状态,给军事装备带来了新的威胁.介绍了高光谱侦察的基本原理和发展概况.分析了高光谱在军事侦察、伪装识别和热红外探测方面的优势,并指出利用植被的光谱特征识别技术可以有效分辨林地背景中的绿色伪装目标;在热红外波段高光谱可以通过探测目标的真实温度和发射率来检测伪装.     

红外高光谱成像仪的系统测试标定与飞行验证

红外谱段是高光谱遥感中非常有用的波段,由于红外波段的能量小、焦平面探测器研制难、红外背景辐射大等原因,红外谱段的高光谱成像系统并不常见,目前仍然处于仪器发展阶段.本文介绍了一台机载热红外高光谱成像仪,它在8.0~12.5μm的光谱范围内可得到180个波段的光谱信息,光谱分辨率优于44 nm,光谱定标精度优于1 nm.仪器观测总视场14°,空间分辨率优于1 mrad,噪声等效温差优于0.2 K@300 K(平均).仪器于2015年5月开展了实验室辐射标定和光谱标定,并于2015年6月在中国浙江舟山开展了飞行试验,获取了指定区域的红外高光谱图像,处理结果表明红外高光谱数据立方体可以有效地反演地表温度和地表辐射率,反演的发射率曲线可以用于地物识别.     

现代机载光电探测系统的性能验证技术

机载光电探测系统，从光谱波段划分来讲，包括紫外、可见光、近红外、短波红外、中／长波红外等。现代战争所需要的机载光电探测系统，往往要求多光谱、同视场、同路经、同时段，多源探测模式。作为现代机载光电探测系统，由于其结构和技术的复杂性，按照以往传统的功能和性能考核方法，已不能满足要求。必须针对现代机载光电探测系统的特点，提出特定的考核指标，设计特定的试辁方案。对工作在中波红外和长波红外区域的探测系统，MRTD是使用得最广泛的综合性能指标参数，它考虑了系统各个环节及人机工效特性；对工作在可见光和近红外区域的探测系统，MRC表征了系统的最小可分辨对比度。     

长波红外高光谱非均匀性校正及光谱特征提取

长波红外高光谱系统既可分析目标成分又能感应其温度信息,广泛应用于遥感领域.该系统响应波段为7.7-9.5 μm,共32个波段,光谱分辨率达53 nm,可用于地质勘探,环境监测等领域.由于长波红外器件工艺问题,探测器在成像之前必须进行非均匀性校正.通过对比基于焦平面和基于光谱的校正方法,说明后者能够很好地保持目标的原始光...     

一种新的基于目标检测的波段选择方法

针对现有的高光谱遥感波段选择方法应用于目标检测时效果不高的问题,提出了基于目标检测的波段选择方法两步波段选择（Two Step Band Selection,TSBS）方法。该方法首先应用典型波段选择方法对高光谱波段进行初选;然后根据波段逐一累积后不同波段组合的目标检测效果,对初选波段进行再次选择,最终得到目标检测效果更好的波段组合。该方法不仅继承了典型波段选择方法的优点,而且直接基于目标检测的效果选择波段,应用针对性强,方法简单易行。实验结果表明:TSBS方法在高光谱数据波段选择方面具有较好的普适性,能够在实现数据降维的同时,有效改善目标检测的效果。     

基于互信息波段选择和经验模态分解的高精度高光谱数据分类

在遥感数据处理研究中,高维高光谱数据的冗余信息和噪声严重影响高光谱数据的分类精度,针对此问题提出基于互信息波段选择和经验模态分解的高精度高光谱数据分类算法(MI-EMD-SVM).分别采用基于互信息波段选择方法和经验模态分解实现对高光谱数据的冗余信息处理和特征提取,并获得处理后的高光谱数据X'.采用支持向量机分类算法...     

高光谱遥感考古探索研究

高光谱遥感与以往遥感技术相比,具有图谱合一的特征和从可见光到热红外的一系列波段,是一种综合性的遥感技术手段.文物遗存在地面的信息一般比较微弱,高光谱遥感具有识别微弱信息和定量探测的优势,但高光谱遥感目前在考古中却未得到有效的应用.本文以秦始皇陵区为研究区,较系统地阐述了高光谱遥感在考古中的创新应用研究,以及所取得的考古成果.表明高光谱遥感技术在考古中的应用有广阔的前景.     

空间目标色温测量的波段选择

针对某空间目标色温测量技术,提出了一种可用于选择最优波段和提高系统温度分辨力与测温灵敏度的方法。 基于目标不同波长辐亮度的比对,推导了目标单色辐射率之比 与标准黑体波长及色温之间的关系,建立了目标色温测量数学模型,从而巧妙地绕开辐射率对测温工作的不利影响。同时建立了波段优 选评价函数数学模型,并通过分析系统的温度分辨力及测温灵敏度与探测波段之间的关系优选探测波段,提高了色温测量的精度。 基于红外系统进行的波段选择仿真结果表明,在8.0 ～ 8.5 μm范围内,当波段宽度取60 nm时,对温度为200 ～ 300 K的空间目标进行色温测量的温度分辨力最高可达到0.07 K。对不同温度目标的温度分辨力与测温灵敏度分别平 均提高了7.9 %和11.3 %。通过波段优选可以有效提高温度分辨力及测温灵敏度,为空间目标探测与识别装置的 研制提供了技术支持。     

基于STK/EOIR的弹道中段目标红外辐射特性研究

提出了一种天基预警系统对弹道中段目标红外探测的仿真方法。利用卫星工具箱的红外模块(Satellite Tool Kit/Electro-Optical Infrared Sensor, STK/EOIR)对中段目标红外辐射的特性进行了研究。首先,提出了基于STK/EOIR的弹道中段目标动态红外辐射特性仿真方法,分析了EOIR目标红外辐射的计算模型和传感器接收模型。然后,给出了典型目标在中波、中长波以及长波红外波段的红外辐照度的仿真结果。最后,对比分析了观测角、观测距离对天基凝视传感器接收目标红外辐照度的影响。仿真结果表明,中段目标红外辐射的强度能满足天基凝视传感器的探测灵敏度要求。     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

热红外高光谱成像仪光谱匹配盲元检测算法

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。     

高光谱成像技术的苹果品质无损检测

高光谱成像技术把二维成像和光谱技术融为一体,图像技术可全面反映水果的外部品质、表面缺陷及污染等,光谱技术则可用于水果内部品质的检测,能对水果的综合品质进行全面、快速的检测。以苹果为研究对象,得用高光谱成像技术和主成分分析方法分析了苹果的风伤和压伤,对比分析不同光谱区域主成分分析对识别结果的影响,优选出识别光谱区域（550～950nm）。通过主成分分析根据权重系数,选取了714nm作为苹果风伤研究的最佳特征波长。     

基于水面特征波纹的潜艇多波段光电偏振成像探测性仿真研究

潜艇探测技术是海疆国防急需的关键技术,潜艇的“直接”和“间接”成像探测往往都涉及到水面波纹的检测问题。基于偏振成像的探测方法能有效地探测水面的三维波纹面形,其中对水面偏振特性的检测与计算是面形重建的重要一环。建立了水面光电偏振模型,对不同气象条件、水温下昼夜可见光与红外波段水面偏振特性进行了仿真分析,结果显示水面可见光和短波红外波段偏振主要是s偏振,中波/长波红外波段偏振是p偏振;随着入射角的增大,偏振度先增大后减小,且水面红外偏振度随着温度的升高而增大。搭建了基于Stokes矢量的偏振成像检测系统,对可见光波段、中波红外和长波红外波段的水面偏振度进行了实验测量,仿真结果与测量结果基本一致,证明了光电偏振探测模型的有效性。分析了常见波段偏振成像探测的特点,可为水面偏振特性的分析及计算提供理论仿真和实验方法。     

地基红外探测系统的作用距离研究

从红外辐射学原理出发,根据空间目标的特征和环境,首先计算了空间目标在中波段和长波段的辐射强度;然后分析了大气透过率对目标作用距离的影响,并估算出地基红外探测系统对空间目标进行探测的作用距离;最后通过与外场实验数据结果的对比,视距大约为757km的卫星,其表面温度为290K左右,这证明了针对空间目标红外辐射的分析方法是正确的,因此也证明了地基红外探测系统具备探测中低轨道空间目标的能力.     

基于搜索最优双预测波段的超光谱遥感图像无损压缩

该文针对超光谱各波段成像图像之间的相关性强弱程度互不相同这一特点,提出了基于搜索最优双预测波段的超光谱图像无损压缩算法。该算法通过建立一个搜索最优双预测波段的二叉树模型,搜索与每一波段相关性最强的两个波段,并用这两个波段对该波段进行预测。实验表明,与目前研究的其它超光谱图像压缩算法相比,该算法有着很好的压缩性能。     

基于图像合成的红外点目标图像生成方法研究

本文提出了一种红外图像仿真方法.首先对目标在探测波段内的辐射强度的组成和光谱分布特点进行了分析,并对目标的辐射强度、光谱分布和运动等特征量进行了模拟.然后根据大气和成像系统的调制传递函数建立了相应的大气效应模型和成像系统效应模型.最后根据红外成像原理并结合探测器参数,将目标的仿真模型与实拍的背景红外图像通过图像合成算法进行融合,从而实现了目标与场景的快速生成.该方法通过理论数据和实验数据的结合,提高了场景的可靠性,对于测试和评价红外搜索跟踪系统具有一定的参考价值.