本發(fā)明涉及光電探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅外偏振圖像的定量處理方法。

背景技術(shù)：
以下對(duì)本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進(jìn)行說(shuō)明，但這些說(shuō)明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。紅外輻射偏振特性的分析計(jì)算方法是利用4個(gè)線偏振方向的紅外熱偏振圖像，按照算術(shù)加權(quán)法直接合成線偏振度圖像。紅外線偏振度p是[0，1]內(nèi)的無(wú)量綱數(shù)，盡管線偏振度常表示為比值，但在不同輻射溫度或輻射波長(zhǎng)等條件下，目標(biāo)表面的紅外線偏振度并不是固定值。為了便于了解不同條件下目標(biāo)的偏振度，有必要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定量處理，尋找探測(cè)波段范圍內(nèi)的參照基準(zhǔn)、并獲取目標(biāo)相對(duì)于參照標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)偏振度。國(guó)內(nèi)外公開文獻(xiàn)中尚未見到關(guān)于紅外偏振定量處理方法的相關(guān)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種紅外偏振圖像的定量處理方法，能夠通過(guò)黑體實(shí)現(xiàn)目標(biāo)紅外線偏振特性的溯源探測(cè)，進(jìn)而分析紅外線偏振度在探測(cè)波段范圍內(nèi)的參照基準(zhǔn)及定量分析處理方法。根據(jù)本發(fā)明的紅外偏振圖像的定量處理方法，包括：S1、根據(jù)目標(biāo)在不同旋轉(zhuǎn)方向的輻射亮度確定目標(biāo)的偏振度；S2、根據(jù)黑體在不同旋轉(zhuǎn)方向的輻射亮度確定黑體的偏振度；S3、基于目標(biāo)的偏振度和黑體的偏振度，以黑體的偏振度為參照基準(zhǔn)，確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度?？蛇x地，針對(duì)每一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向，按照如下方式確定目標(biāo)的輻射亮度：基于目標(biāo)的偏振圖像，確定目標(biāo)的表觀輻射亮度；依據(jù)目標(biāo)的表觀輻射亮度，確定目標(biāo)的輻射亮度。可選地，若目標(biāo)與紅外熱像儀的距離不大于預(yù)設(shè)的距離閾值，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式1：Lt＝Lt,app公式1式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度。可選地，若目標(biāo)與紅外熱像儀的距離大于預(yù)設(shè)的距離閾值、且目標(biāo)與紅外熱像儀所張的視角同紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)之比大于10，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式2：式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度，單位：W/m2.Sr；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度，單位：W/m2.Sr；La為目標(biāo)和紅外熱像儀之間的大氣程輻射，單位：W/m2.Sr；τa為目標(biāo)和紅外熱像儀之間的大氣透過(guò)率?？蛇x地，若目標(biāo)與紅外熱像儀所張的視角同紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)之比大于20，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式3：可選地，若目標(biāo)對(duì)紅外熱像儀所張視角小于或等于紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式4：式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度，單位：W/m2·Sr；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度，單位：W/m2·Sr；τa為大氣的透過(guò)率；N為目標(biāo)像所占的像素?cái)?shù)；R為目標(biāo)到紅外熱像儀的距離，單位：m；θH為紅外熱像儀每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的水平視場(chǎng)，單位：rad；θV為紅外熱像儀每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的垂直視場(chǎng)，單位：rad；AS為目標(biāo)在紅外熱像儀測(cè)量方向的投影面積，單位：m2?？蛇x地，所述不同輻射方向包括0°、45°、90°和135°方向?？蛇x地，依據(jù)斯托克斯公式確定所述偏振度。根據(jù)本發(fā)明的紅外偏振圖像的定量處理方法，通過(guò)選取參照基準(zhǔn)來(lái)確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度，便于直觀了解目標(biāo)的偏振度值以及偏振度值在不同條件下偏振度的變化情況；由于黑體在不同波段和輻射溫度范圍內(nèi)的偏振度值穩(wěn)定，通過(guò)選取黑體作為參照基準(zhǔn)，能夠提高定量處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。附圖說(shuō)明通過(guò)以下參照附圖而提供的具體實(shí)施方式部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中：圖1是中波條件下黑體的偏振度隨輻射溫度的變化曲線示意圖；圖2是長(zhǎng)波條件下黑體的偏振度隨輻射溫度的變化曲線示意圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。目標(biāo)在不同探測(cè)波長(zhǎng)和輻射溫度條件下對(duì)應(yīng)的偏振度并不是固定的常量，且隨輻射波長(zhǎng)和輻射溫度的變化而改變?，F(xiàn)有技術(shù)中在確定目標(biāo)的偏振度時(shí)一般直接根據(jù)利用4個(gè)線偏振方向的紅外熱偏振圖像按照算術(shù)加權(quán)法直接合成線偏振度圖像。由于沒有統(tǒng)一的參照基準(zhǔn)，無(wú)法直觀了解該偏振度值的物理意義，更無(wú)法了解同一目標(biāo)在不同條件下偏振度值的變化情況。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的紅外偏振圖像的定量處理方法包括：S1、根據(jù)目標(biāo)在不同旋轉(zhuǎn)方向的輻射亮度確定目標(biāo)的偏振度；S2、根據(jù)黑體在不同旋轉(zhuǎn)方向的輻射亮度確定黑體的偏振度；S3、基于目標(biāo)的偏振度和黑體的偏振度，以黑體的偏振度為基準(zhǔn)，確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度。通過(guò)選擇參照基準(zhǔn)確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度，能夠直觀了解目標(biāo)偏振度值的物理意義，以及目標(biāo)在不同條件下偏振度值的變化情況。例如，若采用本發(fā)明的方法確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度為1，表明目標(biāo)的偏振度值與參照基準(zhǔn)在相同條件下的偏振度值相等；若采用本發(fā)明的方法確定目標(biāo)的相對(duì)偏振度為0.7，表明目標(biāo)的偏振度值為參照基準(zhǔn)在相同條件下的偏振度值的0.7倍。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際計(jì)算需要選擇適宜的參照基準(zhǔn)，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，以在探測(cè)范圍內(nèi)偏振度值穩(wěn)定的物質(zhì)作為參照基準(zhǔn)，例如黑體。圖1示出了中波條件下黑體的偏振度隨輻射溫度的變化曲線，圖2示出了長(zhǎng)波條件下黑體的偏振度隨輻射溫度的變化曲線。由于黑體在不同波段和輻射溫度范圍內(nèi)的偏振度值穩(wěn)定，通過(guò)選取黑體作為參照基準(zhǔn)，能夠提高定量處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。理想狀態(tài)下，紅外熱像儀探測(cè)到的目標(biāo)的表觀輻射亮度即為目標(biāo)的輻射亮度。在實(shí)際探測(cè)條件下，周圍環(huán)境的輻射反射會(huì)對(duì)目標(biāo)的輻射亮度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響目標(biāo)的偏振度。因此，可以按照如下方式確定目標(biāo)的輻射亮度：基于目標(biāo)的偏振圖像，確定目標(biāo)的表觀輻射亮度；依據(jù)目標(biāo)的表觀輻射亮度，確定目標(biāo)的輻射亮度。目標(biāo)與紅外熱像儀之間的距離越大，周圍環(huán)境對(duì)目標(biāo)輻射亮度的影響越大。若偏振圖像中目標(biāo)的距離不大于預(yù)設(shè)的距離閾值，可以認(rèn)為目標(biāo)的輻射亮度與紅外熱像儀探測(cè)到的表觀輻射亮度相等，即目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式1：Lt＝Lt,app公式1式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，若目標(biāo)與紅外熱像儀的距離大于預(yù)設(shè)的距離閾值、且目標(biāo)與紅外熱像儀所張的視角同紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)之比大于10，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式2：式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度，單位：W/m2.Sr；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度，單位：W/m2.Sr；La為目標(biāo)和紅外熱像儀之間的大氣程輻射，單位：W/m2.Sr；τa為目標(biāo)和紅外熱像儀之間的大氣透過(guò)率。優(yōu)選地，若目標(biāo)與紅外熱像儀所張的視角同紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)之比大于20，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式3：在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，若目標(biāo)對(duì)紅外熱像儀所張視角小于或等于紅外熱像儀瞬時(shí)視場(chǎng)，可以把目標(biāo)看作是點(diǎn)目標(biāo)或小目標(biāo)，目標(biāo)的輻射亮度與表觀輻射亮度之間滿足公式4：式中：Lt為目標(biāo)的紅外輻射亮度，單位：W/m2·Sr；Lt,app為目標(biāo)的表觀輻射亮度，單位：W/m2·Sr；τa為大氣的透過(guò)率；N為目標(biāo)像所占的像素?cái)?shù)；R為目標(biāo)到紅外熱像儀的距離，單位：m；θH為紅外熱像儀每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的水平視場(chǎng)，單位：rad；θV為紅外熱像儀每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的垂直視場(chǎng)，單位：rad；AS為目標(biāo)在紅外熱像儀測(cè)量方向的投影面積，單位：m2。若紅外輻射圖像中目標(biāo)區(qū)域與背景區(qū)域較接近，則背景區(qū)域會(huì)對(duì)計(jì)算得到的目標(biāo)輻射亮度產(chǎn)生影響，計(jì)算獲取背景區(qū)域的輻射亮度和偏振度有利于更準(zhǔn)確地確定目標(biāo)的輻射亮度和偏振度。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，不同輻射方向包括0°、45°、90°和135°方向。優(yōu)選地，依據(jù)斯托克斯公式確定所述偏振度，具體地：首先按照公式5獲取目標(biāo)圖像的斯托克斯矢量S，其中，g0°表示0°方向的偏振圖像，g45°表示45°方向的偏振圖像，g90°表示90°方向的偏振圖像，g135°表示135°方向的偏振圖像，gRCP和gLCP分別表示右旋圓偏振圖像和左旋圓偏振圖像；I表示總光強(qiáng)度，Q表示X軸方向直線偏振光分量；U表示45°方向直線偏振光分量；V與左/右旋的圓偏振信息有關(guān)；偏振度圖像的偏振度為與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的紅外偏振圖像的定量處理方法能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)紅外線偏振度的溯源探測(cè)，便于直觀了解目標(biāo)的偏振度值以及偏振度值在不同條件下偏振度的變化情況。本發(fā)明還能夠?yàn)槟繕?biāo)特性積累數(shù)據(jù)，形成有效數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而提高目標(biāo)探測(cè)識(shí)別準(zhǔn)確度。雖然參照示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的具體實(shí)施方式，在不偏離權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述示例性實(shí)施方式做出各種改變。