[发明专利]一种高速条件下红外成像谱段优化选择方法

权利要求书

1.一种红外成像谱段优化选择方法，包括如下步骤：

(1)获取超光谱图像数据，即获取场景在多个谱段下的成像数据{f_k|k＝1，2，...，n-1，n}；其中，n为成像谱段的谱段数，k为成像谱段的序号，f_k为在谱段λ_k条件下的成像，图像f_k的大小为M×N；

(2)分别获取所述超光谱图像{f_k|k＝1，2，...，n-1，n}的地/海面背景辐射强度{W₁(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}，大气辐射强度{W₂(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}，高速流场辐射强度{W₃(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}以及地/海面目标辐射强度{W₄(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}，其中r为大气透过率/流场传输率函数；

(3)根据步骤(2)中获取的各种辐射强度数据，计算得到超光谱图像{f_k|k＝1，2，...，n-1，n}的成像目标辐射强度{W_o(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}及成像背景辐射强度{W_b(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}；

(4)设定成像谱段优化选择的代价函数：

C(f，λ)＝α₁F(R(f))-α₂F(H(f))-α₃F(W_o(r，λ))+α₄F(W_b(r，λ))

式中，F为单调递增函数，R(f)为图像f与其前后谱段成像图像的相关系数，H(f)为图像f的熵，W_o(r，λ)为成像目标辐射强度，W_b(r，λ)为成像背景辐射强度，α_i＞0(i＝1，2，3，4)为权系数；

(5)将所述超光谱图像{f_k|k＝1，2，...，n-1，n}及其目标/背景辐射强度{W_o(r，λ_k)，W_b(r，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}代入所述代价函数，计算得到相应的代价{C(f_k，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}；

(6)设定优化选择的谱段数目m，将步骤(5)中得到的超光谱图像f_k的代价{C(f_k，λ_k)|k＝1，2，...，n-1，n}按照从小到大的顺序进行排序，得到代价数列{C′(f_l，λ_l)|C′(f_l，λ_l)≤C′(f_l+1，λ_l+1)；l＝1，2，...，n-1，n}，取其前m个元素{C′(f_l，λ_l)|l＝1，2...m-1，m}即代价最小的m个谱段的成像数据{(f_k，λ_k)|C(f_k，λ_k)＝C′(f_l，λ_l)；l＝1，2，...，m-1，m}，即为进行优化选择后所得到的谱段及该谱段下的成像数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述成像目标辐射强度W_o(r，λ_k)通过如下公式计算得到：

W_o(r，λ_k)＝r×W₄(r，λ_k)

所述成像背景辐射强度W_b(r，λ_k)通过如下公式计算得到：

W_b(r，λ_k)＝W₁(r，λ_k)+W₂(r，λ_k)+W₃(r，λ_k)