留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用

赵慧洁,  谷建荣,  籍征,  李娜,  李岩松

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2018 >  47(2): 204002-0204002(7)
赵慧洁, 谷建荣, 籍征, 李娜, 李岩松. 红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(2): 204002-0204002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
引用本文: 赵慧洁, 谷建荣, 籍征, 李娜, 李岩松. 红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(2): 204002-0204002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
shu
Zhao Huijie, Gu Jianrong, Ji Zheng, Li Na, Li Yansong. Application of infrared multi-spectral technique in the diurnal cycle detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(2): 204002-0204002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
Citation: Zhao Huijie, Gu Jianrong, Ji Zheng, Li Na, Li Yansong. Application of infrared multi-spectral technique in the diurnal cycle detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(2): 204002-0204002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
shu

红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用

doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
  • 1.

    北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191

基金项目: 

国家自然科学基金（61177008）

详细信息
    作者简介:

    赵慧洁(1966-),女,教授,博士生导师,主要从事光学遥感载荷设计方面的研究。Email:hjzhao@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN219

Application of infrared multi-spectral technique in the diurnal cycle detection

  • 1.

    School of Instrumentation Science &Opto-electronics Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China

  • 摘要: 当利用红外探测系统在昼夜热交替时段进行目标探测时，由于探测场景中目标和背景温度差会发生较大变化，使得目标和背景之间的红外辐射差异在这一阶段的某些时刻很可能接近于0，体现在热红外图像中即为目标与背景融合为一体，从而产生红外探测系统的盲区现象，导致在昼夜热交替时段传统热红外探测系统无法有效识别目标。针对这一问题，在分析热红外探测系统在昼夜热交替时段致盲原因的基础上，提出一种基于中红外多光谱的昼夜热交替时段探测方法并研制了原理样机，通过利用不同目标之间的红外光谱特性差异实现热交替时段目标的识别与区分。实验结果表明，红外多光谱技术能有效提高传统热红外探测系统在昼夜热交替时段的目标探测能力，相比同一时刻中波红外宽波段成像，红外多光谱成像中目标和背景的DN值比值平均提高了约18%，能够为全天时红外探测系统的实际应用提供很好的借鉴。
    Abstract: When detecting a target over the diurnal cycle, due to the large temperature variation of targets and background objects, the infrared image contrast between target and background in a scene would probably approach to zero, by which the target would be blended into the background in thermal infrared image, causing the blindness of thermal infrared system, lowering the detection accuracy and even making the thermal sensor lose the target. Concerning this issue, based on the brief theoretical analysis on how the thermal crossover over the diurnal cycle influenced a conventional thermal infrared system, a mid-infrared (3-5 m) multi-spectral method using different infrared spectral characteristics of different targets to solve the issue was presented. Furthermore, the prototype design and how multispectral technology was employed to help solve the thermal crossover detection problem were also described. The experimental results show that the multi-spectral infrared imaging system can increase the contrast of the detected images by 18% compared to the MWIR broadband image and effectively solve the failure of the conventional infrared sensor during the diurnal cycle, which is of great significance for infrared surveillance applications.
  • [1] Gong Jiamin, Guo Tao, Cao Yi, et al. Correlativity analysis between image gray value and temperature based on infrared target[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3):0304006. (in Chinese)巩稼民, 郭涛, 曹懿, 等. 红外靶标的图像灰度与温度相关性剖析[J]. 红外与激光工程, 2016,45(3):0304006.
    [2] Sun Zhaolei, Hui Bin, Qin Mofan, et al. Object detection method based on saliency measure for infrared radiation image[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9):2633-2637. (in Chinese)孙照蕾, 惠斌, 秦莫凡, 等. 红外图像显著目标检测算法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9):2633-2637.
    [3] Retief S J P, Willers C J, Wheeler M S. Prediction of thermal crossover based on imaging measurements over the diurnal cycle[C]//AeroSense 2003. International Society for Optics and Photonics, 2003:58-69.
    [4] Zhou Xiaojun, Tan Wei, Liu Meng, et al. A new method of contrast enhancement of infrared image[J]. Radio Engineering, 2015(2):26-29. (in Chinese)周小军, 谭薇, 刘萌, 等. 一种红外图像对比度增强新方法[J]. 无线电工程, 2015(2):26-29.
    [5] Zhang Yan, Shi Yaotao, Wu Chunfeng, et al. An improved histogram equalization enhancement algorithm for infrared images[J]. Infrared, 2014, 35(9):43-47. (in Chinese)张燕, 史要涛, 武春风, 等. 基于改进直方图均衡的红外图像对比度增强算法[J]. 红外, 2014, 35(9):43-47.
    [6] Gong Wupeng, Wang Yongzhong. Contrast enhancement of infrared image via wavelet transform[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2000, 22(6):117-119. (in Chinese)宫武鹏, 王永仲. 一种基于小波变换的红外图像对比度增强技术[J]. 国防科技大学学报, 2000, 22(6):117-119.
    [7] Chang Hongtao, Meng Qinghu. An infrared image enhancement algorithm based on wavelet transform[J]. Journal of Henan University of Science and Technology:Natural Science, 2015, 36(1):48-51. (in Chinese)常宏韬, 孟庆虎. 基于小波变换的一种红外图像增强算法[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2015, 36(1):48-51.
    [8] Meng Qinghua. Review of target recognition technology in infrared spectral imaging[J]. Science and Technology Hnovation Herald, 2015, 12(21):81. (in Chinese)孟庆华. 红外光谱成像目标识别技术综述[J]. 科技创新导报, 2015, 12(21):81.
    [9] Zhang Ruolan, Chen Jie. From single-band to ultraspectral-infrared spectral imaging technology oriented to Multi-dimension information awareness[J]. Infrared Technology, 2014, 36(4):257-264. (in Chinese)张若岚, 陈洁. 从单波段到超光谱面向多维信息感知的红外光谱成像技术[J]. 红外技术, 2014, 36(4):257-264.
    [10] Michael T Eismann, Jack N Cederquist, Craig R Schwartz. Infrared multispectral target/background field measurements[C]//SPIE Signal and Data Processing of Small Targets, 1994, 2235, doi: 10.1117/12.179108.
    [11] Craig R Schwartz, Michael T Eismann, Jack N Cederquist, et al. Thermal multispectral detection of military vehicles in vegetated and desert backgrounds[C]//SPIE Targets and Backgrounds:Characterization and Representation Ⅱ, 1996, 2742, doi: 10.1117/12.243007.
  • [1] 徐丹旸, 魏宏光, 金秋春, 钱金旺, 郭星辰.  基于二维模态分解与斑块对比度相结合的红外小目标检测算法 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220148-1-20220148-7. doi: 10.3788/IRLA20220148
    [2] 鲁晓锋, 柏晓飞, 李思训, 王轩, 黑新宏.  基于改进加权增强局部对比度测量的红外小目标检测方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210914-1-20210914-9. doi: 10.3788/IRLA20210914
    [3] 蒋国清, 万烂军.  基于最恰对比度显著性分析的红外弱小目标检测方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200377-1-20200377-8. doi: 10.3788/IRLA20200377
    [4] 韩金辉, 蒋亚伟, 张小件, 梁琨, 李知铮, 董兴浩, 李楠.  采用三层窗口局部对比度的红外小目标检测 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200146-1-20200146-10. doi: 10.3788/IRLA20200146
    [5] 陈伟力, 徐文斌, 王淑华, 陈艳, 张亚洲, 李军伟, 邓蓉.  基于红外光谱偏振度对比度的涂层材质识别研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190445-1-20190445-7. doi: 10.3788/IRLA20190445
    [6] 吴卫, 白瑜, 陈驰.  光机热集成方法的红外系统应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 618002-0618002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0618002
    [7] 赵耀宏, 王园园, 罗海波, 李方舟.  红外成像系统中的高动态范围压缩与对比度增强新技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 172-181. doi: 10.3788/IRLA201847.S126001
    [8] 韩宏伟, 张晓晖.  烟幕对红外热成像干扰效果评价 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1204004-1204004(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1204004
    [9] 谢锋, 刘成玉, 邵红兰, 张长兴, 杨贵, 王建宇.  基于场景的热红外高光谱数据光谱定标 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 138001-0138001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0138001
    [10] 王建宇, 李春来, 王跃明, 吕刚, 袁立银, 金健, 陈小文, 谢峰.  热红外高光谱成像仪的灵敏度模型与系统研制 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 102001-0102001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0102001
    [11] 曾祥通, 张玉珍, 孙佳嵩, 喻士领.  颜色对比度增强的红外与可见光图像融合方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1198-1202.
    [12] 赵延, 邓键, 于德志, 马燕.  光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1545-1548.
    [13] 李波, 赵怀慈, 花海洋.  红外多光谱仿真中的建筑物间辐射影响研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3222-3227.
    [14] 田昌会, 蔡明, 杨百愚, 范琦, 王斌科, 王伟宇, 屈绍波.  星载红外探测对比度的计算与分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 737-741.
    [15] 林涛, 刘飞, 韩平丽, 邵晓鹏, 任勐, 吕鸿鹏, 张建奇.  中波红外隐身目标光谱探测的谱带选择方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1047-1051.
    [16] 何永强, 唐德帅, 胡文刚.  基于DMD的红外场景仿真系统投影光路消热差设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2319-2323.
    [17] 赵春华, 许云涛, 宁春玉.  LHI878热释电红外传感器的体温检测系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 324-328.
    [18] 彭逸月, 何伟基, 顾国华, 童涛.  多层级及对比度提升的红外和可见光图像融合 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1095-1099.
    [19] 张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强.  高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
    [20] 娄和利, 吕相银, 周园璞, 吴晓迪.  地面目标与背景的红外辐射对比度特性 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2002-2007.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  406
  • HTML全文浏览量:  46
  • PDF下载量:  83
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-03
  • 修回日期:  2017-10-07
  • 刊出日期:  2018-02-25

红外多光谱技术在昼夜交替时段探测的应用

doi: 10.3788/IRLA201847.0204002
  • 1. 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191
    • 作者简介:

    赵慧洁(1966-),女,教授,博士生导师,主要从事光学遥感载荷设计方面的研究。Email:hjzhao@buaa.edu.cn

  • 收稿日期: 2017-08-03
  • 修回日期: 2017-10-07
  • 刊出日期: 2018-02-25
基金项目:

国家自然科学基金（61177008）

  • 中图分类号: TN219

摘要: 当利用红外探测系统在昼夜热交替时段进行目标探测时，由于探测场景中目标和背景温度差会发生较大变化，使得目标和背景之间的红外辐射差异在这一阶段的某些时刻很可能接近于0，体现在热红外图像中即为目标与背景融合为一体，从而产生红外探测系统的盲区现象，导致在昼夜热交替时段传统热红外探测系统无法有效识别目标。针对这一问题，在分析热红外探测系统在昼夜热交替时段致盲原因的基础上，提出一种基于中红外多光谱的昼夜热交替时段探测方法并研制了原理样机，通过利用不同目标之间的红外光谱特性差异实现热交替时段目标的识别与区分。实验结果表明，红外多光谱技术能有效提高传统热红外探测系统在昼夜热交替时段的目标探测能力，相比同一时刻中波红外宽波段成像，红外多光谱成像中目标和背景的DN值比值平均提高了约18%，能够为全天时红外探测系统的实际应用提供很好的借鉴。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计