[发明专利]环境和时段因素对目标红外可探测性的影响快速分析方法

说明书

本发明提供一种环境和时段因素对目标红外可探测性的影响快速分析方法，利用可见光纹理影像，对粗粒度场景材质分割指定结果进行调制，自动计算得到目标场景的精细红外材质数据；根据气象调研得到的历史平均温度、平均湿度等气象平均值，自动拟合计算一天中不同时段的气象参数；利用平面投影累积，计算得到目标、背景每个建模面元在红外相机成像焦平面上的总体辐射强度贡献值；引入非对称距离能量衰减模型，计算得到镜头前目标、背景辐射强度；再利用普朗克公式换算得到镜头前目标和背景的黑体等效温差，进一步计算得到目标成像信噪比；通过和探测器的最小可探测信噪比阈值进行比较得到最终目标可探测性结果。

技术领域

本发明涉及一种环境和时段因素对目标红外可探测性的影响快速分析方法。

背景技术

一般来说，红外实时图中目标与背景的对比度越大，目标区域的信息量越多，目标的可探测性就越高。红外图像反映的是物体的红外辐射信息，根据普朗克公式知，在红外波段，图像的内容由场景中物体的红外发射率和其温度的高低等决定的。物体的红外发射率是物体固有的物体属性，在相同的光照，温度和拍摄角度条件下，同种材质的物体在红外图像上表现的灰度值几乎相同，从信息论的角度来说，就是没有任何信息量，而不同材质的物体具有不同的红外发射率，在红外图像中不同材质的交汇处表现出灰度值的跳变，局部对比度明显。因此红外目标识别很大程度上取决于目标本身和周围复杂背景的固有材质属性。物体的温度与其所处的环境紧密相关。对同一场景，在不同的时间、天气、光照条件等条件下进行不同角度的拍摄，所成的红外图像在灰度、对比度等会有明显的不同，对目标的可探测性的影响也不同。红外辐射与时间存在紧密联系。一天24小时中，物体的红外辐射强度不一样，直接影响红外图像中目标背景对比度，进而影响着目标的可探测性。相机载体平台在大气层中飞行时，目标的红外辐射需要进过一段大气路径才能到达红外成像系统的传感器，而大气中的气体分子对红外辐射有吸收作用，气溶胶离子对红外辐射有散射作用，雨雾雪等气象因素也会制约目标红外辐射的传输，这些衰减作用将造成目标发出的红外辐射经过大气后到达传感器的辐射能量减少。不同的天气状况，大气的组成成分会有所不同，对红外辐射的衰减作用也就不同，最终表现在红外图像上就是目标背景对比度的差异。传统的环境、时段因素对目标红外可探测性影响分析采用是对目标场景的精确红外建模成像仿真，首先其必要输入条件就是对目标和背景场景的精细粒度红外材质分类和指定，该操作极其繁琐，需要大量的人工投入，并且人工指定的材质分类结果往往粒度很粗，造成和真实目标场景的红外材质特性差异较大，影响后续的可探测性分析；其次为了对精细材质建模目标场景进行红外成像特性预测，需要进行精细粒度环境、时段遍历，但是对应每个特定仿真时刻的环境温度、环境湿度数据难以保障，而这些数据对于目标场景红外温度场的计算至关重要。以上两方面因素限制了传统红外建模仿真技术在目标红外可探测性分析中的应用。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述问题，本发明提出一种环境和时段因素对目标红外可探测性的影响快速分析方法。

一种环境和时段因素对目标红外可探测性的影响快速分析方法，包括：

获取目标/背景场景可见光纹理图像，并对所述可见光纹理图像进行处理，获得材质精粒度指定文件；

获取目标场景所在地的历史气象数据，并根据所述历史气象数据获得当天每个时刻对应的环境温度值和环境湿度值；

根据所述材质精粒度指定文件、每个时刻对应的环境温度值和环境湿度值计算获得目标和背景对于指定相机观测位置的目标辐亮度和背景辐亮度；

建立非对称距离能量衰减模型，计算目标能量衰减系数和背景能量衰减系数，并根据所述目标能量衰减系数、背景能量衰减系数、目标辐亮度和背景辐亮度，计算获得探测器中的目标成像信噪比；