紅外圖像特點分析目錄TOC\o"1-3"\h\u23466紅外圖像特點分析 1280481.1紅外成像原理 1272411.2紅外成像的基本特征 2285261.3紅外圖像的特征 2297301.3.1總體特征 2223811.3.2背景特征 349371.3.3噪聲特征 3165551.3.4弱小目標特點 4紅外成像原理紅外熱成像的基礎是熱輻射，熱輻射主要存在于紅外波段。人眼無法感知0.4-0.7微米范圍內的光。紅外熱成像系統(tǒng)可以將自然景觀不同部位的溫差和輻射速度轉化為電信號，再轉化為圖像，實現對紅外圖像的觀察，這就是紅外熱成像技術，其相應的設備紅外探測器主要探測環(huán)境中能量和輻射率差異。[8]目標、背景以及各種干擾的輻射被紅外探測系統(tǒng)接收到，經由系統(tǒng)中的具有特定功能的光學系統(tǒng)聚焦到紅外探測器上，紅外探測器是一個將輻射轉換偉電信號的傳感器，通常輻射強度越強，電信號越大，最后的視頻放大器的作用就是將電信號轉換為圖像。[8]紅外圖像中較亮的部分是能量和輻射較強的部分，較暗的是能量和輻射較弱的部分。有很多因素都能影響到紅外成像，比如大氣條件，當大氣和環(huán)境不同時，紅外輻射在大氣中的傳輸可能會有很大的變化[9]。圖1-1為一般的紅外探測系統(tǒng)的成像過程。圖1-1紅外系統(tǒng)成像過程紅外成像的基本特征 與我們熟悉的可見光成像相比，紅外成像有著許多不同的特點：1）成像過程不同。可見光圖像是基于反射率差異的主動成像，紅外圖像是基于物體不同溫度或發(fā)射率的被動成像[8]。2）結構不同。可見光圖像通常由很多層信息組成,而紅外圖像主要是像素灰度值特征，因此比紅外圖像清晰。3）邊的特征不同。紅外圖像存在光不足和偏移，邊緣模糊。4）紋理的特征不同。紅外圖像無法反映場景曲面的紋理細節(jié)。4）相關度不同。實際像素之間存在恒定的相關性。在相同條件下，可見光圖像的相關度小于紅外圖像的相關度。[10]紅外圖像的特征總體特征紅外圖像一般在夜間進行探測，因為白天受太陽光和各種物體的反射光、漫射光等的影響，成像效果較差。總體上，紅外圖像主要有以下特征：1）背景的灰度值總體較低。前面提到，紅外圖像一般由夜間探測得到，場景中沒有太陽光和各種反射，能量較低；2）信噪比較低。為滿足目標檢測及時和準確的要求，紅外探測的距離很遠，則圖像中背景范圍大，而目標很??；3）低對比度也與灰度值和濃度有關；4）相鄰幀之間的差異非常小，紅外成像系統(tǒng)運行速度非常快，相鄰幀之間的時間間隔非常短。背景特征 因此紅外圖像的背景通常都很復雜，主要是天空、云層、海洋、建筑物等，如圖1-3所示。圖1-2常見的紅外圖像背景 總結起來，紅外圖像的背景主要有以下特點:背景中除了一些云層邊緣、建筑邊緣等細節(jié)信息屬于高頻信號外，大部分為低頻信號?？梢岳么颂攸c設計空域濾波器進行背景抑制。但是也有一些特殊的以地面為背景的圖像，高頻信息較多，如上圖1-2（c）,有大量的樹木等構成的高頻信息，這樣也給目標檢測、背景抑制造成了難度；背景的面積一般較大。這是由于探測的距離較遠，所以相對于目標而言，背景顯得非常大。所以需要進行背景抑制，將目標從背景中區(qū)分出來；相鄰幀圖像的背景差異很小。因為紅外探測系統(tǒng)工作的頻率很高，相鄰幀圖像拍攝的時間間隔很短，在序列目標檢測中可以利用此特點得到圖像的近似背景進行背景抑制。噪聲特征紅外圖像的噪聲主要有光子噪聲、熱噪聲、散粒噪聲、復合噪聲、1/f噪聲等。通常認為這些噪聲都是高斯分布的，噪聲概率密度可以表示為： （2-1） σn弱小目標特點 紅外小目標檢測廣泛應用于紅外預警等軍事領域。紅外小目標通常是火箭、飛機和輪船。為了盡快檢測出目標，紅外檢測系統(tǒng)通常離目標較遠，目標在紅外圖像中很小，沒有明顯的結構和紋理信息。遙感圖像中的小光斑、高斯分布