一种高速条件下红外成像谱段优化选择方法

摘要

本发明公开了一种红外成像谱段优化选择方法，包括（1）获取超光谱图像数据；（2）获取地/海面背景辐射强度，大气辐射强度，高速流场辐射强度以及地/海面目标辐射强度；（3）根据获取的各辐射强度数据，计算得到成像目标辐射强度及成像背景辐射强度；（4）设定代价函数；（5）将超光谱图像及其目标/背景辐射强度代入代价函数，计算得到相应的代价；（6）设定优化选择的谱段数目，将代价按照从小到大的顺序进行排序得到代价数列，取其前个元素即代价最小的个谱段的成像数据，即为进行优化选择后所得到的谱段及该谱段下的成像数据。利用本发明的方法进行谱段优化选择后，超光谱图像数据成像效果佳，图像的目标/背景对比度和信杂比大。

主权项

一种红外成像谱段优化选择方法，包括如下步骤：(1)获取超光谱图像数据，即获取场景在多个谱段下的成像数据{fk|k＝1，2，...，n‑1，n}；其中，n为成像谱段的谱段数，k为成像谱段的序号，fk为在谱段λk条件下的成像，图像fk的大小为M×N；(2)分别获取所述超光谱图像{fk|k＝1，2，...，n‑1，n}的地/海面背景辐射强度{W1(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}，大气辐射强度{W2(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}，高速流场辐射强度{W3(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}以及地/海面目标辐射强度{W4(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}，其中r为大气透过率/流场传输率函数；(3)根据步骤(2)中获取的各种辐射强度数据，计算得到超光谱图像{fk|k＝1，2，...，n‑1，n}的成像目标辐射强度{Wo(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}及成像背景辐射强度{Wb(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}；(4)设定成像谱段优化选择的代价函数：C(f，λ)＝α1F(R(f))‑α2F(H(f))‑α3F(Wo(r，λ))+α4F(Wb(r，λ))式中，F为单调递增函数，R(f)为图像f与其前后谱段成像图像的相关系数，H(f)为图像f的熵，Wo(r，λ)为成像目标辐射强度，Wb(r，λ)为成像背景辐射强度，αi＞0(i＝1，2，3，4)为权系数；(5)将所述超光谱图像{fk|k＝1，2，...，n‑1，n}及其目标/背景辐射强度{Wo(r，λk)，Wb(r，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}代入所述代价函数，计算得到相应的代价{C(fk，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}；(6)设定优化选择的谱段数目m，将步骤(5)中得到的超光谱图像fk的代价{C(fk，λk)|k＝1，2，...，n‑1，n}按照从小到大的顺序进行排序，得到代价数列{C′(fl，λl)|C′(fl，λl)≤C′(fl+1，λl+1)；l＝1，2，...，n‑1，n}，取其前m个元素{C′(fl，λl)|l＝1，2...m‑1，m}即代价最小的m个谱段的成像数据{(fk，λk)|C(fk，λk)＝C′(fl，λl)；l＝1，2，...，m‑1，m}，即为进行优化选择后所得到的谱段及该谱段下的成像数据。