[发明专利]一种短中长波红外光谱字典的构建方法及系统

说明书

本发明提供了一种短中长波红外光谱字典的构建方法及系统，属于红外物理学与光电探测交叉领域，方法包括：采用红外三原色传感器组的红外光谱响应曲线构建红外三原色色品图；对红外光谱响应曲线加权组合；并将红外三原色色品图多尺度离散化处理，对离散生成的色度坐标聚类成不同群组，将群组中各点色度坐标对应的红外光谱响应曲线进行加权组合，生成新的像方红外光谱添加至初始像方红外光谱字典中；将三个不同温度的物方普朗克曲线进行加权组合，构建物方普朗克光谱字典；采用最终的像方红外光谱字典和物方普朗克光谱字典构建短中长波红外光谱字典。本发明适用远距离动目标和动态现象的实时光谱获取，对于普适的计算成谱具有更好的推广意义。

技术领域

本发明属于红外物理学与光电探测交叉领域，更具体地，涉及一种短中长波红外光谱字典的构建方法及系统。

背景技术

获取复杂场景中运动目标和动态现象的时间-空间-光谱多维度的及时、完整和准确的测量数据和信息，是当今科学研究的深入、社会发展的加速、产业的高技术升级和国家安全迫切的重大基础课题。

运动目标和动态现象的测量和信息获取是十分困难的任务。这是因为其信息，稍纵即逝，时效性强和数据量大。现有的常规测量仪器，很难在复杂多变的场景和环境条件下完成这样的任务，获得他们的海量数据。

目标相对于各种背景干扰，处于低信杂比、低信噪比和无几何纹理形态。必须在包括全波段光谱维度中挖掘区分目标与干扰的光谱不变特征，大幅提高光电探测面对复杂环境的检测识别能力。

运动目标的光谱信息含有其深层次的本质信息，及时准确的测量十分重要。但是，常规的分光式成像光谱仪，由于体制的局限，分光越细，探测距离越近。而傅里叶干涉成像光谱仪，虽然因光通量大，在探测距离上优于前者，但系统复杂，计算量大，很难实时获取光谱立方体。因此，这两种体制的成像光谱仪均不适用于远距离动目标和动态现象的实时光谱获取。它们均局限于光学方式成谱的常规思路和途径，没有将辐射/散射/色度学理论/敏感器光谱特性/目标背景特性和目标识别/计算信息学等有机结合起来，创造新的成谱架构。

目标国际上流行的spectral video imaging或snapshot需要编码孔径等技术，成谱谱段很窄，处于可见光波段，不适于宽频带探测移动目标。

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短中长波红外光谱字典的构建方法及系统，旨在解决现有的光谱仪不适用于远距离动目标和动态现象的实时光谱获取的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种短中长波红外光谱字典的构建方法，包括以下步骤：

S1：测量在可变输入信号条件下红外三原色传感器组的红外光谱响应曲线；其中，红外三原色传感器组包括：短波红外传感器、中波红外传感器和长波红外传感器；

S2：采用红外三原色传感器组的红外光谱响应曲线进行归一化处理作为光谱基函数，以红外成像传感器组对应的三刺激值各自在三刺激值总量中所占的比例作为红外波段的色品，形成红外三原色色品图；

S3：对红外光谱响应曲线进行加权组合，构建初始像方红外光谱字典；

S4：将红外三原色色品图进行多尺度离散化处理，对离散生成的色度坐标聚类成不同群组，将群组中各点色度坐标对应的红外光谱响应曲线进行加权组合，生成新的像方红外光谱添加至初始像方红外光谱字典中，生成最终的像方红外光谱字典；

S5：将三个不同温度的物方普朗克曲线进行加权组合，构建物方普朗克光谱字典；其中，三个不同温度的物方普朗克曲线按照温度高低分别为高温物方普朗克曲线、中温物方普朗克曲线和低温普朗克曲线；

S6：采用最终的像方红外光谱字典和物方普朗克光谱字典构建短中长波红外光谱字典。

进一步优选地，S5和S6之间还包括以下步骤：