在軍事偵察與環(huán)境監(jiān)測中,綠色偽裝涂料因與植被光譜相似而難以被傳統(tǒng)光學(xué)手段識別。劉志明等人撰寫的《 高光譜探測綠色涂料偽裝的光譜成像研究》(2009)通過分析綠色偽裝涂料與植被(尤其是被子植物葉片)的反射光譜差異,提出了一種基于高光譜成像的可靠探測方法,為星載/機載遙感識別偽裝目標(biāo)提供了新思路。
核心研究成果
關(guān)鍵光譜特征發(fā)現(xiàn)
1、近紅外高原異常波動:
植被葉片在780–1300 nm波段呈現(xiàn)穩(wěn)定的高反射率(40–60%,稱“近紅外高原”),而綠色涂料因缺乏植物組織結(jié)構(gòu),其反射率存在顯著波動性。
2、一階微分譜增強差異:
對光譜進行一階微分處理后,涂料在近紅外波段的波動性進一步放大,植被則因海綿組織散射保持穩(wěn)定,差異識別率顯著提升。
光譜成像創(chuàng)新方法
1、波段壓縮與偽彩色成像:
將780–1300 nm波段反射光譜壓縮至可見光范圍(380–780 nm),通過計算色差(ΔE)生成偽彩色圖像。植被呈均勻灰色,涂料則因光譜波動呈現(xiàn)藍(lán)色(尤其一階微分處理后呈靛藍(lán)色)。
2、算法優(yōu)化:
結(jié)合CIE Lab顏色空間轉(zhuǎn)換與Savitzky-Golay平滑算法,提升成像對比度,使偽裝目標(biāo)可視化識別效率提高42%(色差從21.9增至31.6)。
設(shè)備推薦
綜上得出的光譜特征差異波段,可用中達(dá)瑞和自主研發(fā)的SKY-W417(光譜范圍:400-1700nm)機載高光譜系統(tǒng),是一款專為無人機平臺設(shè)計的創(chuàng)新型高光譜成像解決方案。該系統(tǒng)深度融合高精度光學(xué)設(shè)計與動態(tài)抗干擾技術(shù),非懸停掃描,作業(yè)效率高,確保在復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中仍能穩(wěn)定獲取高信噪比的高光譜數(shù)據(jù),為科研探索、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測和地質(zhì)勘查等領(lǐng)域提供可靠支持。
應(yīng)用價值
軍事領(lǐng)域:星載遙感和低空遙感對地面涂裝目標(biāo)的快速甄別;
生態(tài)監(jiān)測:識別人工偽裝設(shè)施對自然植被的干擾。
《高光譜探測綠色涂料偽裝的光譜成像研究》結(jié)論說明可見光綠色反射峰(550 nm)與近紅外高原(780–1300 nm)的反射率波動性是識別綠色偽裝的核心光譜特征,結(jié)合一階微分光譜成像技術(shù)可顯著提升探測精度。對“近紅外高原”波段的反射光譜進行成像是高光譜探測實現(xiàn)偽裝目標(biāo)可視識別的可行方法,尤其是對反射光譜一階微分處理后進行成像可有效識別綠色植被環(huán)境中的綠色偽裝涂料。這一研究結(jié)果對星載和機載高光譜遙感識別當(dāng)前所有涂有綠色偽裝涂料的偽裝目標(biāo)具有重要價值。
參考文獻:劉志明 等. 高光譜探測綠色涂料偽裝的光譜成像研究[J]. 光子學(xué)報, 2009, 38(4): 885–890.