图6 先进双波段图像处理技术采集的图像
美国陆军早在1999年以前就采集了大量的主要军事目标的中长波图像,基于主流的自动识别算法,对中波、长波、中长波简单叠加以及中长波特殊融合几种情况,进行了识别成功率的对比研究。结果表明,采用中长波特殊融合的图像进行自动识别,可以在更少的样本数据、更短的时间内,让识别成功率有显著的提升。美国海军基于所开发的双线列双波段成像系统,采用目标信息融合的方法,有效地提高了探测识别的成功率。
意大利海军和SELEX公司在2008年对静默发现和监控系统的报道文章中,通过理论推导,证明了采用双波段图像能够提高探测率,且使跟踪精度翻倍。相关机构组织了对各种海事目标的测试试验,以验证该系统所采用图像融合技术和基于双波段图像的搜索跟踪算法的效果。试验结果表明采用该双波段成像系统能够有效提高探测率,降低虚警率和建立跟踪的时间。图7所示为意大利海军用静默发现和监控系统进行识别跟踪试验的图像,上面是中波,下面是长波。
图7 静默发现和监控系统进行识别跟踪试验的图像
2.3 获取目标温度、光谱特性等特征信息
从目前的公开文献来看,大多涉及双波段成像技术应用方面的报道都跟美国有关,这也反应出美国在相关技术领域的领先优势。除了上述应用,双波段成像技术的另一个重要应用方向就是对双波段图像信息进行深度提取,进一步获取关于目标的温度、发射率、光谱特性等方面的特征信息。这些信息有助于进一步判别目标的类型、材料等等,在反伪装、反干扰、反诱饵等方面有重要的应用潜力。
美国空军研究实验室基于中长波双波段成像设备开发了一种绝对温度测量技术,测温精度达到1℃,所用热像仪采用320 × 240量子阱中长波探测器,像元大小40 μm。美国海军和加拿大ABB公司联合开发的图像傅里叶变换光谱辐射探测设备,采用两个不同波段的传感器获取图像,并进行光谱信息分析。可以用于分析气体、物质的光谱信息,对物体进行初步的分辨。
3 结束语
从目前的公开文献可以看到,在研制出双波段探测器之前,国外通过采用双探测器或者双线列探测器的方案,对中长波双波段红外成像技术进行了研究,在双波段图像融合、双波段图像跟踪等方面进行了验证。
美国、德国、法国、英国等国家都相继研制出了双波段探测器,结合前期积累的技术基础,很快就开发出双波段成像系统,进一步支撑了双波段成像应用技术的研究。近年来,双波段成像技术领域的文献逐渐减少,且主要集中在小像元、大面阵、新材料双波段探测器方面。这也说明国外相关机构在之前就对相关的整机系统技术、应用技术进行了较充分的研究。可以预见,未来双波段成像技术也将走上和单波段类似的更高分辨率、更灵敏、更低的成本和功耗、更小体积、更强大的图像处理能力的发展路径。