CN104614731A - 基于高光谱全偏振的目标探测成像*** - Google Patents

基于高光谱全偏振的目标探测成像*** Download PDF

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付强
姜会林
战俊彤
段锦
张肃
赵海丽
刘智
王晓曼
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Abstract

本发明涉及一种基于高光谱全偏振的目标探测成像***，属于目标探测识别领域。其包括主动照明与跟踪子***、高光谱全偏振成像子***与跟踪转台子***；主动照明与跟踪子***与高光谱全偏振成像子***光轴平行并联排列，主动照明与跟踪子***与高光谱全偏振成像子***放置在跟踪转台子***上，主动照明与跟踪子***与跟踪转台子***连接；主动照明与跟踪子***发射激光束对目标进行照明，同时接收经目标反射回来的光，进行跟踪成像；高光谱全偏振成像子***完成全偏振成像和高光谱成像，并将信息融合进行目标识别；转台跟踪子***的功能是实现空间目标的跟踪。相比现有技术，本发明具有目标探测概率高、应用范围广的特点。

Description

基于高光谱全偏振的目标探测成像***
技术领域
本发明属于目标探测识别领域，特别涉及一种目标探测成像***。
背景技术
我国光电成像装备主要是基于强度成像的电视摄像或者红外热像仪等，即通过获取目标与背景的反射、辐射光强在空间的分布特征，并结合信息化的处理手段从中识别并跟踪兴趣目标。这种方式在以往条件下曾经发挥了重要的作用，但在雾霾、烟尘等复杂环境下探测性能下降，低对比度目标难以识别、区分。国内在光谱、偏振探测这两个方面虽然开展了初步的光谱成像、偏振成像技术研究，但主要应用在气象探测、空间环境和地球科学等方面。
由此可见，本领域亟需一种新的技术来改变这样的现状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种目标探测概率高、应用范围广的基于高光谱全偏振的目标探测成像***。
本发明是这样设计的：基于高光谱全偏振的目标探测成像***，其特征在于：包括主动照明与跟踪子***、高光谱全偏振成像子***与跟踪转台子***；所述的主动照明与跟踪子***与高光谱全偏振成像子***光轴平行并联排列，主动照明与跟踪子***与高光谱全偏振成像子***放置在跟踪转台子***上，主动照明与跟踪子***与跟踪转台子***连接；所述的主动照明与跟踪子***发射激光束对目标进行照明，同时接收经目标反射回来的光，进行跟踪成像；所述的高光谱全偏振成像子***完成全偏振成像和高光谱成像，并将信息融合进行目标识别；所述的转台跟踪子***的功能是实现空间目标的跟踪；
所述的主动照明与跟踪子***包括望远光学单元、分光单元、主动照明光源、跟踪成像单元与跟踪处理单元；所述的望远光学单元、分光单元与主动照明光源同光轴串联排列；所述的主动照明光源发出的光线经过分光单元透射后入射到望远光学单元，再由望远光学单元发射出去；所述的跟踪成像单元设置在分光单元的反射方向，光线由望远光学单元接收，经分光单元反射后，达到跟踪成像单元；所述的跟踪成像单元完成成像，并将图像传给跟踪处理单元；所述的跟踪处理单元根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***工作；
所述的高光谱全偏振成像子***包括望远光学单元、分光单元、全偏振成像单元、高光谱成像单元与信息处理与图像显示单元；所述的望远光学单元、分光单元、全偏振成像单元同光轴串联排列，光线依次经过望远光学单元、分光单元后，在全偏振成像单元上完成全偏振成像；所述的高光谱成像单元设置在分光单元的反射方向，光线经过望远光学单元，由分光单元反射后，在高光谱成像单元上完成高光谱成像；所述的信息处理与图像显示单元将全偏振成像单元与高光谱成像单元获得的全偏振图像与高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
所述的转台跟踪子***的功能是实现空间目标的跟踪。
所述的信息处理与图像显示单元将光的强度信息、光谱信息和偏振信息进行数据融合。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
本发明提出一种基于高光谱全偏振的目标探测成像***，将光的强度信息、光谱信息和偏振信息有机组合，可实现强度、光谱、偏振成像三个功能。其中强度信息反映了探测距离、目标形状以及目标尺寸等；光谱信息反映了空间目标的材料组份以及表面形态等；偏振信息反映了目标的材质、粗糙度以及与背景的对比度。将强度、光谱和偏振三维信息联合应用，有助于提高目标探测概率。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明基于高光谱全偏振的目标探测成像***的结构示意图。
图中1为主动照明与跟踪子***、2为高光谱全偏振成像子***、3为跟踪转台子***、11为望远光学单元、12为分光单元、13为主动照明光源、14为跟踪成像单元、15为跟踪处理单元、21为望远光学单元、22为分光单元、23为全偏振成像单元、24为高光谱成像单元、25为信息处理与图像显示单元。
具体实施方式
如图所示的基于高光谱全偏振的目标探测成像***，主要由主动照明与跟踪子***1，高光谱全偏振成像子***2，跟踪转台子***3组成。主动照明与跟踪子***1和高光谱全偏振成像子***2光轴平行并联排列，放置在跟踪转台子***3上，主动照明与跟踪子***1与跟踪转台子***3电学连接。主动照明与跟踪子***1发射激光束对目标进行照明，同时接收经目标反射回来的光，进行跟踪成像。高光谱全偏振成像子***2完成全偏振成像和高光谱成像，并将信息融合进行目标识别。转台跟踪子***3的功能是实现空间目标的跟踪。
所述的主动照明与跟踪子***1由望远光学单元11，分光单元12，主动照明光源13，跟踪成像单元14、跟踪处理单元15组成。望远光学单元11，分光单元12，主动照明光源13同光轴串联排列，主动照明光源13发出的光线经过分光单元12透射后入射到望远光学单元11，再由望远光学单元11发射出去；跟踪成像单元14放在分光单元12的反射方向上，接收光线由望远光学单元11接收，经分光单元12反射后，达到跟踪成像单元14，跟踪成像单元14完成成像，将图像传给跟踪处理单元15，跟踪处理单元15根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***3工作。
所述的高光谱全偏振成像子***2由望远光学单元21，分光单元22，全偏振成像单元23，高光谱成像单元24，信息处理与图像显示单元25组成。望远光学单元21，分光单元22，全偏振成像单元23同光轴串联排列，光线依次经过望远光学单元21，分光单元22后，在全偏振成像单元23上完成全偏振成像；高光谱成像单元24放在分光单元22的反射方向上，接收光线经过望远光学单元21，由分光单元22反射后，在高光谱成像单元24上完成高光谱成像。信息处理与图像显示单元25将全偏振成像单元23，高光谱成像单元24获得的全偏振图像、高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
本发明工作过程如下：
首先主动照明与跟踪子***1的主动照明光源13发射照明光，经分光单元12，望远光学单元11后出射。然后，光线经目标反射后，被主动照明与跟踪子***1的跟踪成像单元14接收，跟踪处理单元15根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***3工作，实现对目标的稳定跟踪。最后，高光谱全偏振成像子***2对目标进行全偏振成像、高光谱成像，信息处理与图像显示单元25将全偏振成像单元23，高光谱成像单元24获得的全偏振图像、高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
实施例：
基于高光谱全偏振的目标探测成像***，其特征在于：
主要由主动照明与跟踪子***1，高光谱全偏振成像子***2，跟踪转台子***3组成。主动照明与跟踪子***1和高光谱全偏振成像子***2光轴平行并联排列，放置在跟踪转台子***3上，主动照明与跟踪子***1与跟踪转台子***3电学连接。主动照明与跟踪子***1发射激光束对目标进行照明，同时接收经目标反射回来的光，进行跟踪成像。高光谱全偏振成像子***2完成全偏振成像和高光谱成像，并将信息融合进行目标识别。转台跟踪子***4的功能是实现空间目标的跟踪。
所述的主动照明与跟踪子***1由Thorlabs公司的EB02-05-A型号望远光学单元11，Thorlabs公司的SL-800M型号分光单元12，Thorlabs公司的ML620G40型号主动照明光源13，Thorlabs公司的PDA8GS型号跟踪成像单元14、富士康公司的Milbeaut Milbeaut型号跟踪处理单元15组成。望远光学单元11，分光单元12，主动照明光源13同光轴串联排列，主动照明光源13发出的光线经过分光单元12透射后入射到望远光学单元11，再由望远光学单元11发射出去；跟踪成像单元14放在分光单元12的反射方向上，接收光线由望远光学单元11接收，经分光单元12反射后，达到跟踪成像单元14，跟踪成像单元14完成成像，将图像传给跟踪处理单元15，跟踪处理单元15根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***3工作。
所述的高光谱全偏振成像子***2由Thorlabs公司的EB02-05-B望远光学单元21，Thorlabs公司的SL-1500M分光单元22，Fluxdata公司的FD1665P型号全偏振成像单元23，PerkinElmer公司的Nuance型号高光谱成像单元24，PerkinElmer公司的InFormTM型号信息处理与图像显示单元25组成。望远光学单元21，分光单元22，全偏振成像单元23同光轴串联排列，光线依次经过望远光学单元21，分光单元22后，在全偏振成像单元23上完成全偏振成像；高光谱成像单元24放在分光单元22的反射方向上，接收光线经过望远光学单元21，由分光单元22反射后，在高光谱成像单元24上完成高光谱成像。信息处理与图像显示单元25将全偏振成像单元23，高光谱成像单元24获得的全偏振图像、高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
首先主动照明与跟踪子***1的主动照明光源13发射照明光，经分光单元12，望远光学单元11后出射。然后，光线经目标反射后，被主动照明与跟踪子***1的跟踪成像单元14接收，跟踪处理单元15根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***3工作，实现对目标的稳定跟踪。最后，高光谱全偏振成像子***2对目标进行全偏振成像、高光谱成像，信息处理与图像显示单元25将全偏振成像单元23，高光谱成像单元24获得的全偏振图像、高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
本发明提出一种基于高光谱全偏振的目标探测成像***，将光的强度信息、光谱信息和偏振信息有机组合，可实现强度、光谱、偏振成像三个功能。其中强度信息反映了探测距离、目标形状以及目标尺寸等；光谱信息反映了空间目标的材料组份以及表面形态等；偏振信息反映了目标的材质、粗糙度以及与背景的对比度。将强度、光谱和偏振三维信息联合应用，有助于提高目标探测概率。

Claims (3)

1.基于高光谱全偏振的目标探测成像***，其特征在于：包括主动照明与跟踪子***(1)、高光谱全偏振成像子***(2)与跟踪转台子***(3)；所述的主动照明与跟踪子***(1)与高光谱全偏振成像子***(2)光轴平行并联排列，主动照明与跟踪子***(1)与高光谱全偏振成像子***(2)放置在跟踪转台子***(3)上，主动照明与跟踪子***(1)与跟踪转台子***(3)连接；所述的主动照明与跟踪子***(1)发射激光束对目标进行照明，同时接收经目标反射回来的光，进行跟踪成像；所述的高光谱全偏振成像子***(2)完成全偏振成像和高光谱成像，并将信息融合进行目标识别；
所述的主动照明与跟踪子***(1)包括望远光学单元(11)、分光单元(12)、主动照明光源(13)、跟踪成像单元(14)与跟踪处理单元(15)；所述的望远光学单元(11)、分光单元(12)与主动照明光源(13)同光轴串联排列；所述的主动照明光源(13)发出的光线经过分光单元(12)透射后入射到望远光学单元(11)，再由望远光学单元(11)发射出去；所述的跟踪成像单元(14)设置在分光单元(12)的反射方向，光线由望远光学单元(11)接收，经分光单元(12)反射后，达到跟踪成像单元(14)；所述的跟踪成像单元(14)完成成像，并将图像传给跟踪处理单元(15)；所述的跟踪处理单元(15)根据图像脱靶量信息产生控制信号，控制跟踪转台子***(3)工作；
所述的高光谱全偏振成像子***(2)包括望远光学单元(21)、分光单元(22)、全偏振成像单元(23)、高光谱成像单元(24)与信息处理与图像显示单元(25)；所述的望远光学单元(21)、分光单元(22)、全偏振成像单元(23)同光轴串联排列，光线依次经过望远光学单元(21)、分光单元(22)后，在全偏振成像单元(23)上完成全偏振成像；所述的高光谱成像单元(24)设置在分光单元(22)的反射方向，光线经过望远光学单元(21)，由分光单元(22)反射后，在高光谱成像单元(24)上完成高光谱成像；所述的信息处理与图像显示单元(25)将全偏振成像单元(23)与高光谱成像单元(24)获得的全偏振图像与高光谱图像进行数据融合，并将最终的图像显示出来。
2.根据权利要求1所述的基于高光谱全偏振的目标探测成像***，其特征在于：所述的转台跟踪子***(3)的功能是实现空间目标的跟踪。
3.根据权利要求1所述的基于高光谱全偏振的目标探测成像***，其特征在于：所述的信息处理与图像显示单元(25)将光的强度信息、光谱信息和偏振信息进行数据融合。
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