【《红外图像特点分析》1500字】

红外图像特点分析目录TOC\o"1-3"\h\u23466红外图像特点分析 1280481.1红外成像原理 1272411.2红外成像的基本特征 2285261.3红外图像的特征 2297301.3.1总体特征 2223811.3.2背景特征 349371.3.3噪声特征 3165551.3.4弱小目标特点 4红外成像原理红外热成像的基础是热辐射，热辐射主要存在于红外波段。人眼无法感知0.4-0.7微米范围内的光。红外热成像系统可以将自然景观不同部位的温差和辐射速度转化为电信号，再转化为图像，实现对红外图像的观察，这就是红外热成像技术，其相应的设备红外探测器主要探测环境中能量和辐射率差异。[8]目标、背景以及各种干扰的辐射被红外探测系统接收到，经由系统中的具有特定功能的光学系统聚焦到红外探测器上，红外探测器是一个将辐射转换伟电信号的传感器，通常辐射强度越强，电信号越大，最后的视频放大器的作用就是将电信号转换为图像。[8]红外图像中较亮的部分是能量和辐射较强的部分，较暗的是能量和辐射较弱的部分。有很多因素都能影响到红外成像，比如大气条件，当大气和环境不同时，红外辐射在大气中的传输可能会有很大的变化[9]。图1-1为一般的红外探测系统的成像过程。图1-1红外系统成像过程红外成像的基本特征 与我们熟悉的可见光成像相比，红外成像有着许多不同的特点：1）成像过程不同。可见光图像是基于反射率差异的主动成像，红外图像是基于物体不同温度或发射率的被动成像[8]。2）结构不同。可见光图像通常由很多层信息组成,而红外图像主要是像素灰度值特征，因此比红外图像清晰。3）边的特征不同。红外图像存在光不足和偏移，边缘模糊。4）纹理的特征不同。红外图像无法反映场景曲面的纹理细节。4）相关度不同。实际像素之间存在恒定的相关性。在相同条件下，可见光图像的相关度小于红外图像的相关度。[10]红外图像的特征总体特征红外图像一般在夜间进行探测，因为白天受太阳光和各种物体的反射光、漫射光等的影响，成像效果较差。总体上，红外图像主要有以下特征：1）背景的灰度值总体较低。前面提到，红外图像一般由夜间探测得到，场景中没有太阳光和各种反射，能量较低；2）信噪比较低。为满足目标检测及时和准确的要求，红外探测的距离很远，则图像中背景范围大，而目标很小；3）低对比度也与灰度值和浓度有关；4）相邻帧之间的差异非常小，红外成像系统运行速度非常快，相邻帧之间的时间间隔非常短。背景特征 因此红外图像的背景通常都很复杂，主要是天空、云层、海洋、建筑物等，如图1-3所示。图1-2常见的红外图像背景 总结起来，红外图像的背景主要有以下特点:背景中除了一些云层边缘、建筑边缘等细节信息属于高频信号外，大部分为低频信号。可以利用此特点设计空域滤波器进行背景抑制。但是也有一些特殊的以地面为背景的图像，高频信息较多，如上图1-2（c）,有大量的树木等构成的高频信息，这样也给目标检测、背景抑制造成了难度；背景的面积一般较大。这是由于探测的距离较远，所以相对于目标而言，背景显得非常大。所以需要进行背景抑制，将目标从背景中区分出来；相邻帧图像的背景差异很小。因为红外探测系统工作的频率很高，相邻帧图像拍摄的时间间隔很短，在序列目标检测中可以利用此特点得到图像的近似背景进行背景抑制。噪声特征红外图像的噪声主要有光子噪声、热噪声、散粒噪声、复合噪声、1/f噪声等。通常认为这些噪声都是高斯分布的，噪声概率密度可以表示为： （2-1） σn弱小目标特点 红外小目标检测广泛应用于红外预警等军事领域。红外小目标通常是火箭、飞机和轮船。为了尽快检测出目标，红外检测系统通常离目标较远，目标在红外图像中很小，没有明显的结构和纹理信息。遥感图像中的小光斑、高斯分布