可见光图像的典型目标场景红外图像反演研究


应用科技 可 见光 图像 的典 型目 标 场景 红外 图像 反演 研究 白茯宁 ( 北京理工大学光电学院 ,北京市 1000 81) ( } 商耍] 为了方便快捷的得到典型地物的红外图像,提出了一种利用可见光图像反演红外图像的新方法。通过, ef - 究两种典型目标的特性, 运用图像处理的相关知识得出可见图光图像和红外图像的灰度分布的关系,建立红外图像的反演模型。最后,由二者的映射关系,得到仿真 的红外图像。实验结果表明。此方法可有效地提高反演效果。具有较强的实用性。 陕键词] 图像处理;图像分割;红外图像仿真;温度 2) 采集一天中不同时间的周一建筑物的可见光图像和相应的红外 常用的红外图像仿真的生成包括红外辐射物理学、传热学、大气 辐射物理学、计算机图形学等多学科领域。本文基于可见光图像反演的 典型目标场景对红外成像仿真进行研究,希望可以通过对目标图像和可 见光圈像进行研究,得出二者在目标相同位置的规律,利用这个规律进 图像。仪器同上。根据E述了解到的建筑物的特点进行研究。 3可见光圈像反 演红外图像的 过程 当获得了同一目标的灰度图像和红外图像之后,图像的灰度矩阵 是整个图像的灰度分布,无法辨别我们需要的某一块的灰度值,需要对 研究对象进行图像分割。 图像分割:计算机自动分割的方法有很多,如灰度阈值分割、区域 生长法和区域聚合法等,这些方法各有优缺点。 本次研究拟采用手动分割的方法,即把目标相同区域的图像截下 而得出一般l 青况下可见光图像的红外图像,达到仿真的效果。 1典型地 物的特 点 由于时间限制,本文只完成最普遍的两种目标,绿色植物和建筑 物。首先分析、材料反射率、辐射率、相糙度、环境温度等特性。 1.1绿色植物的特点 植被是生长于地球表层的各种植物类型的总称,在地球系统中扮 演着重要的角色,它是地球表层内重要的再生资源。植被是全球变化中 最活跃、最有价值的影响要素和指示因子。 健康 植物的反 射光谱特 征: 健康植物的波谱曲线有明显的特点,在可见光的0 .5 57 m 附近有一 个反射率为10%~20%的小反射峰。在0.457m 和0.657m 附近有两个 来直 接进行研究 。 4实验 结果 如图3为建筑物的比较图,图4为绿色植物的比较图, 见光图像, ( a) 为可 ( b) 为真实拍摄的红外图像,拍摄距离为1 00m 。可见光 ( C 为利用可见光反演的红 ) 圈像与红外图像两者拍摄角度略有差别。 外图f象。 明显的吸收谷。在近红外波段Q 8~1 3m 1之间形成—个高的,反射率可 达4 0%或更大的反射峰。 植物的辐射 发射率: 植物的发射特征主要表现在热红外和微波谱段。植物在热红外谱 段的发射特征,遵循普朗克( Pl anck) 黑体辐射定律。健康绿色植物的 发射率一般在0.96—0.9 9范围内,常取0.97~098:干植物的发射率变 幅较大,一般为0.88~O .940 植物粗糙度 的影响: 植物的雷达后向散射强度与其介电常数和表面粗糙度有关。反映 了植物水分含量和植物群体的几何结构,同样传达了大量植物的信息。 12建筑物的特点 建筑与树木植物的光谱特征差别很大,城镇扩展对大气环境的另 外一个显著影响就是城市的“热岛效应“。对建筑物的辐射特性有很大 的影响。 建筑物的反射率: 5结语 gl 赞色哟e 鲁箍卜 实验表明,在相同的灰度范围内,利用可见光图像反演的红外图 像,十分逼近于通过使用真实红外热像仪拍摄得到的红外图像。 铁皮建筑表面成灰色,反射率较低而且起伏小。石棉瓦反射率最 高,沥青粘砂屋顶,由于其表面铺着反射率较高的砂石而决定了其反射 率高 于灰色的 水泥平顶 。 建筑物的辐 射发射率: 建筑物在热红外谱段的发射特征,与建筑物温度和环境温度直接 【参考文献] f 11左月萍.张建奇红外成像系统仿真技术的现状与未来.红外与激光] :程。 2m . ” 相关。建筑物也是灰体,因而研究它的热辐射特征必须考虑发射率。建 筑物的发射率一般在0 .5~0.99范围内。 建筑物 相糙度的影 响: 地物的发射率与地物表面的粗糙以及颜色和温度等有关。地物表 面比较粗糙或颜色发暗,其发射率较高:地物表面比较光滑或颜色明 【21牟大勇实际图像去嗓方法研究Ul科技咨淘导报,200 /. f 3I 涂 红明基 于内热蒙 皮辐射 飞行目标 红外成 缘仿真系 统p1杭 州:浙江 大 学.1 999. 亮,其发射 率较低。 2实验过程 1) 采集一天中不同时间的同种植物的可见光图像和相应的红外图 像。用CC D摄像机采集可见光图像, 用红外热像仪采集对应的红外图 像。根 上述了解到的植物的特点进行研究。 265

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