【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理、红外特性领域，具体涉及一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法。
技术介绍
1、多波段红外成像系统可以同时捕捉不同光谱范围内的三个或更多波段的场景信息。通过信号处理和融合算法，不同波段之间的差异信息被互补，复杂的背景信息被削弱，从而实现对复杂动态场景更完整、精确、有效的描述。相比单波段成像，多波段成像所具有的优势在于充分利用不同波段图像各自的特点，最大化目标分类速度和准确率，为目标的追踪、检测和识别等提供重要指导。
2、但是现有多波段红外图像生成方法，存在以下缺陷：
3、(1)数据缺失背景下，对不同波段图像的生成精度不够；现有方法往往利用生成对抗网络通过训练进行数据转换，具有可解释性不足、需要大量训练数据、适应性不好等缺陷。
4、(2)先验知识不足，生成的波段图像未能结合深度学习图像统一考虑。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为了避免上述现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，用于合成真实的红外背景用作红外特征，利用红外成像系统仿真中的长波红外实现短波红外、中波红外之间的波段转换。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于包括：
5、获取长波红外地面目标的视频数据，并将其分解为单帧图像；
6、构建图像灰度值和红
7、构建辐射值到温度的关联模型，采用高次拟合函数拟合辐射值和温度的反函数；
8、构建温度到像素值的关联模型；将图像中每个像素对应的辐射值转换为对应的温度，生成每个图像的温度热力图；
9、构建关于短波和中波图像的温度-辐射转化模型，将长波图像的温度热力图转换为短波和中波图像的辐射值，再将短波和中波图像的辐射值转换为图像像素值，生成短波和中波的图像；
10、生成不同波段的图像之后，将对应波段仿真目标贴片放置于图像中，将红外目标和背景特征可以合成为多波段波长的图像。
11、本专利技术进一步的技术方案：还包括对获得的单帧图像数据进行数据增强，以增强原数据集的数据多样性，扩展数据分布范围。
12、本专利技术进一步的技术方案：所述数据增强包括改变图像对比度、亮度、旋转、翻转、平移。
13、本专利技术进一步的技术方案：所述图像灰度值和红外辐射值之间的关联模型具体为：
14、
15、
16、其中
17、
18、c2＝1.428×104[μmk]
19、其中，g代表灰度值，l代表辐射值，t表示温度，ε为光谱发射率，w是瓦，sr代表球面度，k代表绝对温度；中括号和小括号内都代表单位。
20、本专利技术进一步的技术方案：所述辐射值和温度的反函数为：
21、
22、其中，ai为拟合参数。
23、本专利技术进一步的技术方案：所述短波和中波图像的温度-辐射转化模型具体为：
24、
25、其中，α和β表示对比度和亮度控制常数。
26、一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成装置，其特征在于包括：
27、数据获取模型，用于获取长波红外地面目标的视频数据，并将其分解为单帧图像；
28、数据处理模型，用于构建图像灰度值和红外辐射值之间的关联模型；利用图像灰度值和红外辐射值之间的关系，提取目标的红外辐射特性；构建辐射值到温度的关联模型，采用高次拟合函数拟合辐射值和温度的反函数；构建温度到像素值的关联模型；将图像中每个像素对应的辐射值转换为对应的温度，生成每个图像的温度热力图；
29、数据转化模型，用于构建关于短波和中波图像的温度-辐射转化模型，将长波图像的温度热力图转换为短波和中波图像的辐射值；再将短波和中波的图像辐射值转换为图像像素值，生成短波和中波的图像；
30、数据合成模型，生成不同波段的图像之后，将对应波段仿真目标贴片放置于图像中，将红外目标和背景特征可以合成为多波段波长的图像。
31、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
32、一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
33、本专利技术的有益效果在于：
34、本专利技术提供的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，用于合成真实的红外背景用作红外特征，利用红外成像系统仿真中的长波红外实现短波红外、中波红外之间的波段转换。首先利用长波波段的红外背景图转换为辐射值，再将辐射值转换为具有温度-辐射特性的温度特性图；然后，将温度特性转换为对应波段的红外图像；最后根据变换后的红外背景的辐射值调整红外目标特征的灰度级，将红外目标和背景特征可以合成为特定波长的图像。
35、本专利技术采用温度热力图对不同波段红外图像进行辐射特性提取和转换，能够实现长波到中波和短波背景红外图像生成。利用图像灰度值和红外辐射值之间的关系，提取目标的红外辐射特性；之后构建辐射值到温度的关联模型，采用高次拟合函数拟合辐射值和温度的反函数，进一步提高了多波段红外背景图像生成的检测精度和鲁棒性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，还包括对获得的单帧图像数据进行数据增强，以增强原数据集的数据多样性，扩展数据分布范围。
3.根据权利要求2所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述数据增强包括改变图像对比度、亮度、旋转、翻转、平移。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述图像灰度值和红外辐射值之间的关联模型具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述辐射值和温度的反函数为：
6.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述短波和中波图像的温度-辐射转化模型具体为：
7.一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成装置，其特征在于包括：
8.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1-6任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，还包括对获得的单帧图像数据进行数据增强，以增强原数据集的数据多样性，扩展数据分布范围。
3.根据权利要求2所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述数据增强包括改变图像对比度、亮度、旋转、翻转、平移。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生成方法，其特征在于，所述图像灰度值和红外辐射值之间的关联模型具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于温度热力特性的红外背景多波段图像生...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兆祥，许悦雷，张剑桥，董立恒，陶承阳，周清，郄镕凯，王程航，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。