[发明专利]一种被动毫米波辐射特征量的测量方法及系统、分类方法

说明书

本发明公开了一种被动毫米波辐射特征量的测量方法及系统、分类方法，属于无源微波遥感与探测技术领域。方法包括：利用测量得到的目标的水平极化亮温和垂直极化亮温，通过数据分析得到毫米波辐射特征量RDoP，同时给出了通过RDoP计算其它辐射特征量的公式，利用这些特征量可以实现目标的分类。本发明不需要测量目标的物理温度即可得到目标的毫米波辐射特征量；辐射计测量噪声、定标误差、大气辐射和衰减等不理想因素不会造成本方法的测量失真。本发明所构思的以上技术方案，可用于遥感中地物目标的识别与分类、人体安检中各类隐匿物的识别与分类、液体检测等。

技术领域

本发明属于无源微波遥感与探测技术领域，更具体地，涉及一种被动毫米波辐射特征量的测量方法及系统、分类方法。

背景技术

一切物理温度高于0K的物体都会以电磁波的形式自发地向空间辐射电磁能量，这一现象叫做热辐射。毫米波辐射计通过接收毫米波频段的热辐射信号来实现对目标的遥感与探测，这种技术通常被称为无源毫米波辐射测量技术。毫米波辐射测量具有全天时、准全天候工作，隐蔽性和一定程度上穿透大气、衣物、烟雾等的优点，因此已应用到诸如遥感、安检、目标探测、天文学等领域。

辐射计观测到的亮温与环境亮温、目标自身温度等诸多因素有关，因此不能直接应用于目标的分类与识别。现有方法是通过目标的水平极化亮温、垂直极化亮温和物理温度计算特征量，再利用特征量实现目标分类和识别。常见的特征量有PDoP(Passive Degreeof Polarization)、LPR(Linear Polarization Ratio)、LPDR(Linear PolarizationDifference Ratio)等，其中LPR和LPDR已被用于金属目标的识别，PDoP已被用于地物目标(如水泥、土地、水面等)的分类。但是，在多数应用中，特别是遥感应用中，获取目标的物理温度存在一定难度。此外，定标误差和大气辐射和衰减会造成目标亮温的测量失真，导致特征量的计算误差。因此，在现实应用中如何实现特征量的准确测量还有待研究。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种被动毫米波辐射特征量的测量方法及系统、分类方法，旨在解决当前毫米波辐射特征量测量技术中测量量多、易受不理想性影响的问题，破除了在现实环境中测量毫米波辐射特征量的限制。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种被动毫米波辐射特征量的测量方法，包括以下步骤：

(1)在一段时间t∈[0,T]内，保持测量目标的物理温度不变，通过控制照射源或利用自然场景的变化使得以入射角θ入射至目标表面的环境亮温T_inc处于变化状态。用毫米波辐射计测量以入射角θ测量时间[0,T]内的目标水平极化亮温T_h(t)和垂直极化亮温T_v(t)。

(2)利用公式

得到RDoP的估值，其中cov表示计算协方差，T_E(t)和T_R(t)分别为发射亮温和反射亮温，C_N为辐射计测量噪声修正项。

(3)通过以下公式，可以实现由RDoP向其它常见特征量转换：

PDoP＝-p_r,

LPER、PDoP和LPR是被动毫米波辐射测量领域常用的特征量，基于这些特征量可以实现目标的材质分类。

进一步地，步骤(2)中，T_E(t)和T_R(t)的计算公式为：