[发明专利]一种基于目标主动特征的高光谱伤员搜寻系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于目标主动特征的高光谱伤员搜寻系统及方法，本发明设置有前置望远模块、探测模块和光剖解析模块，采用基于微透镜阵列的一次性快照光学成像架构，去除了额外增加的扫描机构，可实现一次积分时间内目标光谱信息及图像数据快照的直接获取，从而降低成像结果对空中飞行速度的敏感性；在光学传感单元的基础上采用高速信号驱动与处理单元，应对传统光电成像探测装置在晨、昏、夜等低光照条件下的探测问题。

技术领域

本发明属于公共安全中的伤员搜寻领域，具体涉及一种基于目标主动特征的高光谱伤员搜寻系统及方法。

背景技术

高光谱遥感是用很窄而连续的光谱通道对目标持续遥感的成像技术，其在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱遥感。高光谱分辨率遥感在电磁波谱的可见光、近红外、中红外和热红外波段范围内，获取许多非常窄的光谱连续的影像数据的技术。与传统的光电遥感相比：1)由于成像光谱的波段变窄，可选择的成像通道变多，使得“异物同谱”与“同谱异物”的现象减少，因而目标分辨识别能力大大提高；2)成像通道大大增加，使得在处理不同应用的分析中，光谱的可选择性变得灵活和多样化，这极大的增加了可以通过遥感手段进行分析的目标物的数量；3)由于光谱空间分辨率的提高，使得原先不可进行的应用方向成为可能，如战场伪装目标的探测识别、生物物理化学参数的提取等为遥感技术的应用提供了新的研究方向；4)高光谱分辨率成像遥感突破了光谱分辨率这一个限制，在光谱空间很大程度上抑制了其它干扰因素的影响，由遥感定性分析向定量或半定量的转化成为可能。因此，高光谱遥感采用多个连续的窄光谱通道成像，以其对复杂环境中伪装、弱小目标的高分辨优势代表了伤员搜寻的发展趋势，但相关技术和系统主要用于地质、环境、农业等的航空遥感，尚未用于公共安全中的伤员搜寻领域。

当高光谱搭载至无人机、直升机等空中飞行平台后以地面伤员为探测目标时，作为一种集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术，涉及系列关键技术有待解决。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于目标主动特征的高光谱伤员搜寻系统及方法，基于合作类伤员携带的衣物、装具等发出的目标主动特征光谱曲线，解决了快照型高光谱光学成像、低噪声大面阵探测驱动与处理电路、姿态同步测量校正、深度学习目标识别等问题，形成了一种可用于空中伤员搜寻的高光谱系统及方法。

为了达到上述目的，一种基于目标主动特征的高光谱伤员搜寻系统，包括前置望远模块、探测模块和光剖解析模块；

前置望远模块用于将被观测目标转换为不同波段的光谱信息和子图像阵列；

探测模块用于接收前置望远模块送出的不同波段的光谱信息和子图像阵列，并转发至光剖解析模块；

光剖解析模块用于对接收到的光谱复原，并进行图像重构和图谱解析成像。

前置望远模块包括望远镜组、微透镜阵列和准直镜组，望远镜组用于将被观测目标成像于微透镜阵列，微透镜阵列中的每个微透镜用于对观测目标的一部分区域进行成像，所有微透镜成像于准直镜组上，准直镜组形成不同波段的光谱信息和子图像阵列。

光剖解析模块包括低噪声大面阵驱动单元、高信噪比信号处理单元和ZYNQ平台；

低噪声大面阵驱动单元用于接收不同波段的光谱信息和子图像阵列，并送入高信噪比信号处理单元；

高信噪比信号处理单元用于提高接收到的信号的信噪比，并发送至低噪声大面阵驱动单元进行图谱解析成像；

ZYNQ平台用于采集低噪声大面阵驱动单元和高信噪比信号处理单元的数据，并对低噪声大面阵驱动单元和高信噪比信号处理单元进行时序驱动。