紅外光譜成像目標識別技術綜述

摘 要：概述了目標識別技術研究現狀，分析了光譜識別技術的特點。通過對目標燃料和表面涂覆材料的光譜測量揭示其物質成分，從而對目標進行有效識別。紅外光譜成像為精確目標識別提供了一種新的復合識別手段。

關鍵詞： 紅外成像；光譜識別；光譜成像；

中圖分類號：o434 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1 引言

目標識別技術主要用于對目標的搜索、識別和跟蹤，目標識別技術有著非常重要的作用，也成為各國發展的重點。目前廣泛使用的手段和技術有：可見光電視識別、紅外點源識別、紅外成像識別、毫米波識別和復合識別等。目前研究的重點都在試圖改善目標識別的抗干擾能力，同時尋求新的方法和技術。隨著紅外探測器技術的快速發展，紅外成像由于具有高靈敏度、高幀頻、抗干擾性好、可全天時工作等特點，在目標識別中已得到廣泛應用。

紅外光譜目標識別技術是通過紅外光譜測量，揭示物質組成成分，利用光譜譜型來區分真假目標，尤其紅外光譜成像既可測量紅外光譜又可觀測紅外圖像，具有紅外成像識別和紅外光譜識別的復合識別效果[1-3]。很多目標由于所使用動力的燃料和表面涂覆材料不同，通過紅外光譜測量，確定其燃料和表面涂覆材料的物質組成成分，進行有效目標識別。紅外光譜及成像為識別技術提供了一種新的手段和方法。

2 紅外光譜成像目標識別技術

紅外光譜成像技術是上個世紀80年代初，在多光譜掃描技術的基礎上發展起來的先進的新一代技術。它把映射目標輻射屬性的光譜特性與映射目標空間和幾何關系的圖像結合在一起，非常適合人們根據圖像進行目標特性探測。光譜成像測量技術為當代遙感發展的前沿技術，在很多領域得到了廣泛和重要的應用，如在地質勘探、大氣遙感、真假目標及干擾物的揭示等。目前，發達國家都將光譜成像技術列為重點發展技術。

通過光譜成像測量對區分真假目標和識別技術得到廣泛的關注。據報道，應用紅外超光譜成像技術，建立目標的紅外光譜特征數據庫，根據目標的光譜特征來自動探測和識別目標。超光譜成像可得到大量的反映目標物質成分的光譜數據，通過對數據的處理、分析和比對，探測和識別真假目標。紅外光譜成像能夠全天時、全天候的實時探測、跟蹤和識別目標，大幅度提高其效能。

光譜成像常用技術方式主要有濾光片分光型，色散分光型和傅立葉干涉型等。傅里葉變換成像光譜技術是利用紅外探測器每個像素的干涉圖與目標光譜圖之間的對應關系，通過測量離散干涉圖并對干涉圖進行傅里葉積分變換計算，反演得到光譜圖，從而獲取二維空間目標的光譜信息。傅里葉變換成像光譜儀器在空間目標探測中具有：多頻道、高通量、高信噪比、高光譜分辨率，探測靈敏度高，微弱信號探測能 力強，根據不同目標可實時調整光譜分辨率的優勢，特別適合紅外弱輻射光譜的探測。通過圖像數據和光譜數據的融合，揭示各種目標的光譜特征及物質成份，區分同類目標的細微差異，對目標識別和分類具有重要意義，極大提高對目標的識別能力。

利用高光譜或超光譜遙感進行目標探測的特點主要表現在對目標探測識別的能力有較大提升，可以區分出相近類目標的微小差別，有效解決“異物同譜”和“同譜異物”現象，為目標精確光譜探測提供了數據量保障，使目標光譜探測由定性分析變成定量測量，為目標識別奠定了技術基礎。研究一種采用高幀頻、多波段紅外焦平面的紅外多光譜成像識別。采用多幀處理的超分辨率處理，實現較高分辨率，甚至超過物理分辨率，通過多幀頻疊加處理方法來提高探測靈敏度 ，實現遠距離分辨小間隔目標，同時完成目標光譜特征提取。

發達國家在光譜成像技術方面進行了大量研究， 在光學系統、分光器件、焦平面探測傳器、數據融合技術、目標跟蹤和識別算法等方面做了非常多的建設性的工作。一些研究成果已經得到了很好的應用。紅外光譜成像技術在目標識別方面具有一定的優勢和非常好的應用前景。可對低對比度目標進行探測且具有較高背景抑制能力；光譜加成像即光譜成像復合識別方式，使目標識別成功率有較大提高，尤其抗干擾效果非常好，使干擾難度增加甚至無法進行干擾。光譜成像識別方式缺點是光學系統較為復雜，數據量偏大，硬件成本高，實時性略差。有的系統對數據處理實時性要求較高和系統空間較小，因此紅外光譜成像目標識別技術的應用還需進一步完善和提高。

3 結束語

紅外光譜成像具有光譜和圖像合二為一的特點，把目標紅外幾何圖像和光譜識別技術有機的結合，在目標識別技術方面具有非常好的應用前景，能達到復合識別效果。

參考文獻：

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一定保留：

作者簡介：孟慶華（1963-），男，吉林長春人，工學碩士，研究員，主要從事光譜儀器和光電經緯儀設計

和研究。