[发明专利]一种基于光谱辐射的目标与背景的物理叠合方法

说明书

本发明公开了一种基于光谱辐射的目标与背景的物理叠合方法，涉及红外图像处理及目标检测领域；其包括：1)将原始的目标辐射亮度值进行投影尺度缩放后通过计算得到目标辐射亮度值；2)将计算得到的大气光谱透过率结合目标辐射亮度值和测得的背景辐射亮度值代入转换模型得到目标和背景的光谱辐射通量密度；3)基于步骤2比较目标与背景的区域能量，基于比较结果改变目标的光谱辐射通量密度后，利用自适应能量匹配法得到物理叠合后的光谱辐射通量密度；4)将步骤3结果转化为图像完成目标与背景的物理叠合；本发明解决了现有图像叠合未考虑背景和目标的光谱辐射特性问题而导致叠合成果不符实际，实现基于光谱辐射特性的目标与背景的物理叠合。

技术领域

本发明涉及红外图像处理及目标检测领域，尤其是一种基于光谱辐射的目标与背景的物理叠合方法。

背景技术

辐射通量密度，指通过单位面积的辐射通量；光谱辐射亮度简称光谱辐亮度，是指单位波长范围内的辐射亮度。叠合是以两个或多个完全不同的场景的图像进行叠合；一般的图像叠合，尤其是在红外图像叠合方面，一方面并没有考虑到背景和目标的每个图像单元所包含的实际距离信息不同而导致叠合的时候两者的分辨率并没有达到一致，另一方面在叠合的时候通常是直接由图像所携带的RGB值或灰度值进行图像处理，并没有考虑到光谱辐射特性而导致叠合出来红外图像不符实际；所以在红外图像领域，需要一种叠合方法考虑目标和背景的分辨率以及光谱辐射特性问题，实现真正的目标与背景的物理叠合。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种基于光谱辐射的目标与背景的物理叠合方法，解决了现有图像叠合未考虑目标和背景的分辨率以及光谱辐射特性问题导致叠合效果差的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于光谱辐射的目标与背景的物理叠合方法，包括如下步骤：

步骤1：将原始的目标辐射亮度值投影尺度缩放后通过计算得到目标辐射亮度值；

步骤2：将计算得到的大气光谱透过率结合目标辐射亮度值和测得的背景辐射亮度值代入转换模型得到目标和背景的光谱辐射通量密度；

步骤3：根据步骤2的光谱辐射通量密度比较目标与背景的区域能量，基于比较结果改变受物理叠合的背景区域作用的目标的光谱辐射通量密度后，利用自适应能量匹配法将目标与背景进行叠合得到物理叠合后的光谱辐射通量密度；

步骤4：将物理叠合后的光谱辐射通量密度经过灰度拉伸转化为图像，完成目标与背景的物理叠合。

优选地，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：将原始的目标辐射亮度值数据在探测方向投影的M*N小网格进行缩放得到W*H大网格(W＝M/m，H＝N/n，m表示组成一个大网格的横向小网格的个数，n表示组成一个大网格纵向小网格的个数)；

步骤1.2：将缩放后的W*H每个大网格里的所有小网格的目标辐射亮度值累加得到W*H大网格中每个大网格的目标辐射亮度值。

优选地，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：通过MODTRAN软件计算得到某波段的大气光谱透过率；

步骤2.2：将步骤1所得的目标辐射亮度值、步骤2.1所得的大气光谱透过率和已知的目标或背景与探测器的距离代入转换模型通过公式1转化为到达探测器上的目标和背景的光谱辐射通量密度E；

其中，s表示背景或尾焰目标的辐射亮度值，τ表示大气光谱透过率，h表示所求背景或目标与探测器之间的距离。

优选地，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：将目标和背景的辐射通量密度代入公式2得到背景表征的能量值BRE(i,j)和目标表征的能量值TRE(i,j)；