采用光谱探测技术实现伪装目标的识别

刘江海+池格格+梅秀九+万立

摘 要：为了在现代实现伪装目标的识别，设计了一种基于光谱探测的目标识别系统。实验对基于光谱探测技术的目标识别原理进行推导，分析了物质光谱的产生机理与各个物质之间光谱谱线的差异性。结果表明：该技术能够在一定的实时性要求下，对伪装目标进行有效识别，具有一定军事应用价值。

关键词：光谱探测；伪装目标；目标识别

1.前言

随着伪装技术的飞速发展，战场上目标的可识别信息越来越少，所以识别伪装目标十分重要。目前用于目标识别的方法有很多，传统的目标识别技术包括雷达探测技术、激光探测技术、红外图像探测技和声传感器探测技术等。其中，基于雷达、激光探测的目标识别技术需主动向目标发射电磁波，易受战场复杂电磁环境的影响，并存在被敌方发现的可能性，不具备被动识别目标的能力；红外图像探测技术虽然能够在全天候对目标进行监测，但是红外隐身技术的飞速发展制约了该项技术的应用；声传感器探测技术仅针对于有声目标，具有一定的局限性。但光谱识别技术是基于待测物体发射、反射或透射、辐射的光谱信息，对物体进行识别，因为光谱信息是由物体内在性质所决定的，所以不同物质的光谱谱线之间必定存在差异。光谱识别技术通常是以光谱谱线的波长强度以及谱线宽度作为物質的光谱特征对物质进行识别。其在生物学药学等领域有着广泛的应用前景和重要意义，近些年也逐步应用于伪装目标识别等军事领域。

2.光谱探测原理

高光谱遥感：全称为高光谱分辨率遥感，是指用很窄（l/100）而连续的光谱通道对地物持续遥感成像的技术。在可见光到短波红外波段其光谱分辨率高达纳米（数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数多达数十甚至数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的，因此高光谱遥感又通常被称为成像光谱遥感。

光谱分辨率：指成像的波段范围，分得愈细，波段愈多，光谱分辨率就愈高，现在的技术可以达到5～6nm（纳米）量级，400多个波段。细分光谱可以提高自动区分和识别目标性质和组成成分的能力。

传感器的波谱范围：一般来说识别某种波谱的范围窄，则相应光谱分辨率高。举个例子：可以分辨红外、红橙黄绿青蓝紫紫外的传感器的光谱分辨率就比只能分辨红绿蓝的传感器的光谱分辨率高。一般来说，传感器的波段数越多波段宽度越窄，地面物体的信息越容易区分和识别，针对性越强。

3.光谱响应特性

若以Rλ表示光谱响应率，R表示响应率。根据像管的响应率的定义——入射辐射功率所产生的输出光电流。则：

R=I/P=∫0∞PλRλdλ/∫0∞Pλdλ

考虑到：

Pλ=P（λ）Pm，

Rλ=R（λ）Rm。

式中P为入射辐射功率，I为输出信号电流，Pλ为单色辐射功率，Rλ为光阴极光谱响应率，P（λ）为单色辐射功率相关值，R（λ）为光阴极相对光谱响应率，Pm为单色辐射功率最大值，Rm为光阴极光谱响应率最大值。因此：

R=∫0∞P（λ）PmR（λ）Rmdλ/∫0∞P（λ）Pmdλ

=Rm∫0∞P（λ）R（λ）dλ/∫0∞P（λ）dλ

假设

α=∫0∞P（λ）R（λ）dλ/∫0∞P（λ）dλ

则有

R=αRm.

这里的α称为光谱匹配系数。以下是查找的部分光谱响应系数。

由表1不难看出绿色草木反射的辐射和暗绿色涂漆反射的辐射有在标准红外光源下S-20有很大的不同，通过这个不同我们便能识别出油漆伪装成草木，甚至在更多的情况下，我们能识别出不同的伪装。

我们选取不同的目标对象获取相应的光谱后，植被的光谱在680nm以后分反射率会提高，而非植被所表现出来的红边效应与真实的植被的红边效应有很大的差别。利用这个不同，我们便能实现利用光谱探测技术对伪装目标进行识别。

4.结束语

光谱探测技术是以物质构成的光谱唯一性为基础，将目标的几何、运动四维信息扩展为五维信息。目标的识别以光谱信息为第一特征，形态学和运动学为辅助特征，通过融合多光谱信息来识别目标。光谱探测技术的发展，对物质进行识别在生物学药学等领域有着广泛的应用前景和重要意义，也使得现代伪装技术在对付光学、红外、雷达侦察的基础上还应考虑不断出现的新侦察技术，并研究相应的伪装技术和装备，为军事领域带来了巨大的贡献。

参考文献：

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