本實(shí)用新型屬于海面目標(biāo)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別的紅外探測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

晴日，海面光學(xué)成像探測(cè)設(shè)備迎著太陽(yáng)觀測(cè)海面目標(biāo)時(shí)，太陽(yáng)輻射會(huì)經(jīng)海面反射至探測(cè)設(shè)備。探測(cè)圖像上表現(xiàn)為一條耀眼閃爍的帶狀區(qū)域，稱之為海面太陽(yáng)亮帶。海面太陽(yáng)亮帶嚴(yán)重影響光學(xué)成像探測(cè)設(shè)備對(duì)亮帶海域內(nèi)的目標(biāo)探測(cè)，導(dǎo)致其目標(biāo)識(shí)別能力大打折扣，所述海面目標(biāo)包括海平面附近的島嶼、巖礁和各種海面漂浮物等。

國(guó)內(nèi)劉燕、沈國(guó)土、靳蘭海等人研究了海面太陽(yáng)亮帶對(duì)海面紅外目標(biāo)識(shí)別的影響，發(fā)現(xiàn)海面太陽(yáng)亮帶對(duì)中紅外波段的海面目標(biāo)識(shí)別有很大干擾，目標(biāo)會(huì)被湮沒在太陽(yáng)亮帶海域中。羅姣采用目標(biāo)軌跡預(yù)測(cè)方法預(yù)估目標(biāo)在亮帶內(nèi)的定位。目標(biāo)進(jìn)入亮帶海域時(shí)，依靠目標(biāo)進(jìn)入亮帶前的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度，預(yù)測(cè)更新目標(biāo)位置。軌跡預(yù)測(cè)方法可應(yīng)用于遵循既定航線的目標(biāo)跟蹤，無法跟蹤故意沿著亮帶海域行進(jìn)的敵方目標(biāo)。

現(xiàn)有海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)無法準(zhǔn)確識(shí)別目標(biāo)的原因主要包括以下 3個(gè)方面：

(1)部分亮帶海域的輻射亮度與目標(biāo)接近。相機(jī)像元對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)海域內(nèi)會(huì)包含許多微小的太陽(yáng)輻射反射區(qū)域，導(dǎo)致部分亮帶海域?qū)?yīng)的相機(jī)像元的AD輸出值與目標(biāo)相差不大。

(2)部分亮帶海域出現(xiàn)大量等灰度的塊狀海域，成為了干擾識(shí)別的假目標(biāo)。

(3)海面太陽(yáng)亮帶造成紅外成像設(shè)備的紅外相機(jī)飽和。

美國(guó)蒙特利市海軍研究院物理系的Alfred W.Cooper和美國(guó)SPAR宇航公司的Dennis J、Gregoris等人，采用紅外相機(jī)鏡頭前方加裝偏振片，研究旋轉(zhuǎn)偏振片對(duì)海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別的改善效果。美國(guó)海軍武器中心下屬的紅外與可見光部的J.L.Beard也嘗試使用一片紅外偏振片抑制海面亮帶的干擾，研究了最佳的偏振透振方向。相機(jī)鏡頭前方加裝偏振片可消除部分海面反射的太陽(yáng)輻射，一定程度上提高圖像信噪比，但剩余海面反射的太陽(yáng)輻射亮度仍遠(yuǎn)大于海面目標(biāo)輻亮度，目標(biāo)依舊被隱藏在海面亮帶。

綜上所述，目前公開文獻(xiàn)上，暫未見準(zhǔn)確識(shí)別太陽(yáng)亮帶海域內(nèi)目標(biāo)的研究報(bào)道，因此研發(fā)一種探測(cè)裝置，能消除海面的強(qiáng)烈反射太陽(yáng)輻射干擾，是實(shí)現(xiàn)海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)識(shí)別的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有海面目標(biāo)識(shí)別設(shè)備不能識(shí)別海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)，本實(shí)用新型提供一種用于海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別的紅外探測(cè)裝置。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別的紅外探測(cè)裝置，包括中紅外相機(jī)和紅外偏振片，其特征在于：還包括線柵偏振器、光闌、同步觸發(fā)器、控溫罩殼和鍺封窗，所述中紅外相機(jī)設(shè)置為兩臺(tái)，兩臺(tái)中紅外相機(jī)的鏡頭成一定角度，其中一臺(tái)中紅外相機(jī)的鏡頭前方設(shè)有紅外偏振片，以保證進(jìn)入該中紅外相機(jī)的海面輻射都經(jīng)過紅外偏振片；并在兩臺(tái)中紅外相機(jī)的鏡頭前方的光路交叉處設(shè)置線柵偏振器，線柵偏振器的前方光路設(shè)置有光闌，光闌用以限制非被測(cè)海域的環(huán)境輻射雜散光，光闌前方設(shè)有鍺封窗；鍺封窗和控溫罩殼構(gòu)成密封控溫腔體，中紅外相機(jī)、紅外偏振片、線柵偏振器、光闌均置于控溫腔體中；兩臺(tái)中紅外相機(jī)和同步觸發(fā)器通過信號(hào)線連接。

所述紅外偏振片的透振方向與線柵偏振器反射的偏振輻射的偏振方向相同。

所述成一定角度是要滿足下列條件：入射至線柵偏振器的海面輻射通過透射和反射被分成兩束偏振方向正交且傳播方向不同的偏振輻射，兩束偏振輻射的偏振方向一個(gè)平行于海平面，一個(gè)垂直海平面，且兩束線偏振輻射的中心線和兩臺(tái)中紅外相機(jī)的光軸分別重合；兩束偏振輻射分別在兩臺(tái)中紅外相機(jī)成像，兩幅圖像對(duì)應(yīng)相同的成像區(qū)域。

所述控溫罩殼上設(shè)有線孔，控溫罩殼內(nèi)的中紅外相機(jī)成像控制電路通過信號(hào)線穿過線孔連接控溫罩殼外的同步觸發(fā)器。

所述同步觸發(fā)器內(nèi)置有觸發(fā)信號(hào)發(fā)生芯片，同步觸發(fā)器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)一分為二，分別輸入給兩臺(tái)中紅外相機(jī)。

所述兩臺(tái)中紅外相機(jī)的性能配置相同，中紅外相機(jī)的成像控制電路中設(shè)有用于同步觸發(fā)功能的芯片，可以接受同步觸發(fā)器輸入的觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)控制兩臺(tái)中紅外相機(jī)同步拍攝。

所述控溫罩殼由鋁合金材質(zhì)制成，控溫罩殼內(nèi)表面陽(yáng)極氧化發(fā)黑且設(shè)有消光溝槽，用于減少儀器熱輻射的干擾；控溫罩殼外表面設(shè)有基于半導(dǎo)體控溫技術(shù)的控溫層。

所述鍺封窗為鍺平板玻璃，鍍?cè)鐾改ひ蕴岣咧屑t外相機(jī)工作波段輻射的透過率。

所述線柵偏振器為金屬線柵偏振器，線柵偏振器的工作波段覆蓋中紅外相機(jī)的工作波段，線柵偏振器反射光的偏振方向平行于線柵偏振器的反射面。

本實(shí)用新型提供的紅外探測(cè)裝置在進(jìn)行海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別時(shí)，是按下述方法進(jìn)行：

步驟1、紅外探測(cè)裝置的系統(tǒng)定標(biāo)

分別對(duì)兩臺(tái)中紅外相機(jī)的自身響應(yīng)誤差、自身熱輻射誤差和輻射分束誤差進(jìn)行定標(biāo)：

步驟1.1、兩臺(tái)中紅外相機(jī)響應(yīng)誤差的輻射定標(biāo)：

中紅外相機(jī)的輻射定標(biāo)用于獲取相機(jī)的絕對(duì)輻亮度響應(yīng)度α和相機(jī)光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射，偏置電壓及暗電流等引起的偏移量G₀；采用大面源黑體覆蓋中紅外相機(jī)入瞳的定標(biāo)方法，對(duì)兩臺(tái)中紅外相機(jī)進(jìn)行輻射定標(biāo)，中紅外相機(jī)的像元輸出AD 值即模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出值，用G_t表示為：

G_t＝αL+G₀ (1)

式中，α為中紅外相機(jī)的絕對(duì)輻亮度響應(yīng)度；G₀是中紅外相機(jī)的光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射、偏置電壓、暗電流噪聲等引起的偏移量；L為中紅外相機(jī)的某像元所對(duì)應(yīng)的海域在該像元位置處的總輻亮度；

兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，處于固定溫度T_a下，通過測(cè)量不同溫度的面源黑體，獲取不同溫度時(shí)每個(gè)像元的L和G_t值，進(jìn)而對(duì)兩臺(tái)中紅外相機(jī)輻射定標(biāo)，分別獲得兩臺(tái)中紅外相機(jī)的二維矩陣G₀₁、α₁和二維矩陣G₀₂、α₂；

步驟1.2、紅外探測(cè)裝置的光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射雜散光定標(biāo)：

紅外探測(cè)裝置的中紅外相機(jī)、線柵偏振器、紅外偏振片和光闌置于控溫罩殼內(nèi)，控溫罩殼的控溫值與中紅外相機(jī)定標(biāo)時(shí)的溫度T_a相同；控溫后，控溫罩殼、線柵偏振器、紅外偏振片、光闌、中紅外相機(jī)的溫度穩(wěn)定，熱輻射也穩(wěn)定；鍺封窗鍍?cè)鐾改ず?，熱發(fā)射率很低，鍺封窗受外界環(huán)境溫度起伏影響引起的鍺封窗熱輻射起伏很微弱，紅外探測(cè)裝置自身光路內(nèi)的熱輻射雜散光基本穩(wěn)定不變；

定標(biāo)方法：用一個(gè)冷面完全覆蓋鍺封窗端部，冷面是指特殊物體表面，該特殊物體需滿足下列條件：冷面自身熱輻射在中紅外相機(jī)的響應(yīng)小于中紅外相機(jī)的噪聲，引起中紅外相機(jī)的像元輸出AD值可忽略不計(jì)；將兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間設(shè)為t，控溫罩殼的控溫值設(shè)為T_a，啟動(dòng)紅外探測(cè)裝置拍攝圖像，兩臺(tái)中紅外相機(jī)分別獲得的圖像利用MATLAB、IDL(Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即為兩臺(tái)中紅外相機(jī)在積分時(shí)間t下對(duì)應(yīng)的熱輻射雜散光定標(biāo)矩陣R₁和R₂，矩陣R₁和R₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)，且等于中紅外相機(jī)的像元行、列數(shù)；

步驟1.3、線柵偏振器的輻射分束定標(biāo)：

設(shè)置兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，控溫罩殼的控溫值為T_a，面源黑體置于紅外探測(cè)裝置入瞳前且覆蓋紅外探測(cè)裝置入瞳，黑體輻射經(jīng)線柵偏振器和紅外偏振片分光后，兩臺(tái)中紅外相機(jī)分別成像，所得圖像分別利用MATLAB、IDL (Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即矩陣B₁和B₂，矩陣B₁和B₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)且等于中紅外相機(jī)像元的行、列數(shù)；

矩陣B₁的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₁的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₁的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₁相對(duì)應(yīng)的元素值，即得到矩陣C₁；同理，矩陣B₂的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₂的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₂的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₂相對(duì)應(yīng)的元素值，即得到矩陣 C₂；矩陣C₁和C₂的行、列數(shù)等于中紅外相機(jī)像元的行、列數(shù)；

與C₁具有相同的行數(shù)和列數(shù)的全1矩陣H為其中一臺(tái)中紅外相機(jī)在積分時(shí)間t下的分束定標(biāo)矩陣，以矩陣Ca為另一臺(tái)中紅外相機(jī)在積分時(shí)間t下的分束定標(biāo)矩陣，矩陣Ca的每個(gè)元素值等于矩陣C₂相對(duì)應(yīng)元素值除以C₁相對(duì)應(yīng)元素值；

步驟2：紅外探測(cè)裝置進(jìn)行海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)探測(cè)

步驟2.1同步采集圖像：

設(shè)置兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，控溫罩殼的控溫值為T_a，選取待測(cè)海域，紅外探測(cè)裝置的鍺封窗一端指向待測(cè)海域，啟動(dòng)同步觸發(fā)器，觸發(fā)信號(hào)一分為二同步觸發(fā)兩臺(tái)中紅外相機(jī)拍攝，獲取兩臺(tái)中紅外相機(jī)對(duì)待測(cè)海域的兩幅同時(shí)刻圖像，將圖像分別利用MATLAB、IDL(Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即矩陣D₁和D₂；

矩陣D₁的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₁的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₁的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₁相對(duì)應(yīng)的元素值，再乘以步驟1.3 生成的全1矩陣H，上述運(yùn)算消除了紅外探測(cè)裝置本身對(duì)海面輻射測(cè)量精度的影響，獲得系統(tǒng)定標(biāo)后AD輸出值矩陣A₁；

同理，矩陣D₂的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₂的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₂的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₂相對(duì)應(yīng)的元素值，再乘以步驟1.3生成的矩陣Ca，獲得系統(tǒng)定標(biāo)后AD輸出值矩陣A₂；矩陣A₁和A₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)；

步驟2.2圖像處理：

通過以下公式獲得矩陣A₃和A₄：

A₃＝0.5(A₁-A₂-|A₁-A₂|) (2)

A₄＝A₁+A₂ (3)

式中，|A₁-A₂|表示矩陣，該矩陣的每個(gè)元素值等于A₁和A₂相對(duì)應(yīng)元素值之差的絕對(duì)值，矩陣A₃的每個(gè)元素值等于矩陣A₁相對(duì)應(yīng)元素值減去矩陣A₂相對(duì)應(yīng)元素值，再減去矩陣|A₁-A₂|相對(duì)應(yīng)元素值，所得值乘以0.5；矩陣A₄的每個(gè)元素值等于A₁和A₂相對(duì)應(yīng)元素值的加和值；

式中，|A₃|表示矩陣，該矩陣的每個(gè)元素值等于矩陣A₃相對(duì)應(yīng)元素值的絕對(duì)值；max(|A₃|)為矩陣|A₃|中的最大元素值，N為中紅外相機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)的位數(shù)，矩陣A₅是矩陣|A₃|與的數(shù)乘所獲得的矩陣，矩陣A₆獲取方法與A₅相同；

A₅和A₆為二維數(shù)字矩陣，利用MATLAB、IDL等計(jì)算機(jī)編程語言轉(zhuǎn)化為人眼可識(shí)別的圖像；

步驟2.3目標(biāo)識(shí)別：

海面太陽(yáng)亮帶反射的太陽(yáng)輻射具有很強(qiáng)的偏振特性，海面目標(biāo)輻射包括自身輻射和太陽(yáng)輻射在其表面的漫反射，偏振特性較弱；若海面目標(biāo)輻射為無偏振，理論情況下，A₅對(duì)應(yīng)圖像的目標(biāo)區(qū)域?yàn)楹谏珔^(qū)域；實(shí)際的各種海面目標(biāo)都有一定偏振性，但偏振性很弱，圖像中的目標(biāo)區(qū)域接近黑色區(qū)域；海面亮帶反射的太陽(yáng)輻射有很強(qiáng)的偏振特性，越靠近亮帶中心區(qū)域，偏振特性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)值越大，越接近白色區(qū)域；A₅對(duì)應(yīng)圖像中白色區(qū)域內(nèi)的暗區(qū)域(即黑色區(qū)域或接近黑色區(qū)域)即為目標(biāo)區(qū)域。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)紅外探測(cè)裝置設(shè)有整體控溫罩殼，抑制了探測(cè)設(shè)備中各器件的性能參數(shù)隨溫度變化產(chǎn)生的測(cè)量誤差。結(jié)合系統(tǒng)定標(biāo)，消除了輻射分束誤差和紅外探測(cè)裝置自身熱輻射雜散光的干擾。

(2)海面反射的太陽(yáng)輻射具有較強(qiáng)的偏振特性，本實(shí)用新型裝置生成的A₅提高了目標(biāo)和周圍海域的圖像灰度差異，減少了亮帶海域出現(xiàn)的等灰度塊狀海域，提高了海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)識(shí)別能力。線柵偏振器具有減光功能，有利于避免相機(jī)飽和。

(3)實(shí)現(xiàn)有、無太陽(yáng)亮帶兩種情況下的海面目標(biāo)識(shí)別。紅外探測(cè)裝置同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)A₅和A₆的兩幅圖像，A₅用于目標(biāo)處于海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)識(shí)別，A₆用于沒有太陽(yáng)亮帶時(shí)的海面目標(biāo)識(shí)別。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實(shí)用新型提供紅外探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-鍺封窗，2-光闌，3-中紅外相機(jī)I，4-控溫罩殼，5-線柵偏振器，6-紅外偏振片，7-中紅外相機(jī)II；

圖2為本實(shí)用新型提供紅外探測(cè)裝置的外觀示意圖；

圖3為本實(shí)用新型提供紅外探測(cè)裝置的工作原理示意圖；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1-3所示，用于海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別的紅外探測(cè)裝置，包括中紅外相機(jī)和紅外偏振片，還包括線柵偏振器5、光闌2、同步觸發(fā)器、控溫罩殼4和鍺封窗1，所述中紅外相機(jī)設(shè)置為兩臺(tái)(中紅外相機(jī)I 3和中紅外相機(jī)II 7)，兩臺(tái)中紅外相機(jī)的鏡頭成一定角度，即滿足下列條件：入射至線柵偏振器5的海面輻射通過透射和反射被分成兩束偏振方向正交且傳播方向不同的偏振輻射，兩束偏振輻射的偏振方向一個(gè)平行于海平面，一個(gè)垂直海平面，且兩束線偏振輻射的中心線和兩臺(tái)中紅外相機(jī)的光軸分別重合；兩束偏振輻射分別在兩臺(tái)中紅外相機(jī)成像，兩幅圖像對(duì)應(yīng)相同的成像區(qū)域。

所述中紅外相機(jī)II 7的鏡頭前方設(shè)有紅外偏振片6，以保證進(jìn)入中紅外相機(jī) II 7的海面輻射都經(jīng)過紅外偏振片6；并在兩臺(tái)中紅外相機(jī)的鏡頭前方的光路交叉處設(shè)置線柵偏振器5，線柵偏振器5的前方光路設(shè)置有光闌2，光闌2用以限制非被測(cè)海域的環(huán)境輻射雜散光，光闌2前方設(shè)有鍺封窗1；鍺封窗1和控溫罩殼4構(gòu)成密封控溫腔體，中紅外相機(jī)I 3、中紅外相機(jī)II 7、紅外偏振片6、線柵偏振器5、光闌2均置于控溫腔體中；控溫罩殼4上設(shè)有線孔，控溫罩殼4內(nèi)的中紅外相機(jī)成像控制電路通過信號(hào)線穿過線孔連接控溫罩殼4外的同步觸發(fā)器；同步觸發(fā)器內(nèi)置有觸發(fā)信號(hào)發(fā)生芯片，同步觸發(fā)器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)一分為二，分別輸入給兩臺(tái)中紅外相機(jī)。

所述紅外偏振片6的透振方向與線柵偏振器5反射的偏振輻射的偏振方向相同。所述兩臺(tái)中紅外相機(jī)的性能配置相同，中紅外相機(jī)的成像控制電路中設(shè)有用于同步觸發(fā)功能的芯片，可以接受同步觸發(fā)器輸入的觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)控制兩臺(tái)中紅外相機(jī)同步拍攝。所述控溫罩殼4由鋁合金材質(zhì)制成，控溫罩殼4內(nèi)表面陽(yáng)極氧化發(fā)黑且設(shè)有消光溝槽，用于減少儀器熱輻射的干擾；控溫罩殼4外表面設(shè)有基于半導(dǎo)體控溫技術(shù)的控溫層。

所述鍺封窗1為鍺平板玻璃，鍍?cè)鐾改ひ蕴岣咧屑t外相機(jī)工作波段輻射的透過率。所述線柵偏振器5為金屬線柵偏振器，線柵偏振器5的工作波段覆蓋中紅外相機(jī)的工作波段，線柵偏振器5反射光的偏振方向平行于線柵偏振器的反射面。

使用上述紅外探測(cè)裝置進(jìn)行海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)目標(biāo)識(shí)別時(shí)，是按下列操作進(jìn)行：

步驟1、紅外探測(cè)裝置的系統(tǒng)定標(biāo)

分別對(duì)兩臺(tái)中紅外相機(jī)的自身響應(yīng)誤差、自身熱輻射誤差和輻射分束誤差進(jìn)行定標(biāo)：

步驟1.1、兩臺(tái)中紅外相機(jī)響應(yīng)誤差的輻射定標(biāo)：

中紅外相機(jī)的輻射定標(biāo)用于獲取相機(jī)的絕對(duì)輻亮度響應(yīng)度α和相機(jī)光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射，偏置電壓及暗電流等引起的偏移量G₀；采用大面源黑體覆蓋中紅外相機(jī)入瞳的定標(biāo)方法，對(duì)兩臺(tái)中紅外相機(jī)進(jìn)行輻射定標(biāo)，中紅外相機(jī)的像元輸出AD 值即模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出值，用G_t表示為：

G_t＝αL+G₀ (1)

式中，α為中紅外相機(jī)的絕對(duì)輻亮度響應(yīng)度；G₀是中紅外相機(jī)的光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射、偏置電壓、暗電流噪聲等引起的偏移量；L為中紅外相機(jī)的某像元所對(duì)應(yīng)的海域在該像元位置處的總輻亮度；

兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，處于固定溫度T_a＝25℃下，通過測(cè)量不同溫度的面源黑體，獲取不同溫度時(shí)每個(gè)像元的L和G_t值，中紅外相機(jī)各像元對(duì)應(yīng)的AD輸出值矩陣G_ti(k，m)；中紅外相機(jī)的紅外探測(cè)器為紅外焦平面陣列探測(cè)器，其中k，m表示像元在紅外焦平面陣列探測(cè)器中的行/列值；中紅外相機(jī)探測(cè)溫度T_i的面源黑體時(shí)，像元(k，m)對(duì)應(yīng)的AD輸出值為Gt_i(k，m)，在橫/縱坐標(biāo)分別為輻亮度和像元AD值的坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)，繪出不同黑體溫度對(duì)應(yīng)的點(diǎn)圖，按照最小二乘法把點(diǎn)圖擬合成一條直線，直線的斜率與縱軸的交點(diǎn)即為像元(k，m)的α(k，m)和G₀(k，m)值；計(jì)算出每個(gè)像元對(duì)應(yīng)α和G₀值，進(jìn)而分別獲得中紅外相機(jī)I 3在積分時(shí)間t下的二維矩陣G₀₁、G₀₂以及中紅外相機(jī)II 7在積分時(shí)間t下的二維矩陣α₁、α2；

步驟1.2、紅外探測(cè)裝置的光機(jī)結(jié)構(gòu)熱輻射雜散光定標(biāo)：

紅外探測(cè)裝置的中紅外相機(jī)、線柵偏振器、紅外偏振片和光闌置于控溫罩殼內(nèi)，控溫罩殼的控溫值與中紅外相機(jī)定標(biāo)時(shí)的溫度T_a相同；控溫后，控溫罩殼、線柵偏振器、紅外偏振片、光闌、中紅外相機(jī)的溫度穩(wěn)定，熱輻射也穩(wěn)定；鍺封窗鍍?cè)鐾改ず螅瑹岚l(fā)射率很低，鍺封窗受外界環(huán)境溫度起伏影響引起的鍺封窗熱輻射起伏很微弱，紅外探測(cè)裝置自身光路內(nèi)的熱輻射雜散光基本穩(wěn)定不變；

定標(biāo)方法：用一個(gè)冷面完全覆蓋鍺封窗端部，冷面是指特殊物體表面，該特殊物體需滿足下列條件：冷面自身熱輻射在中紅外相機(jī)的響應(yīng)小于中紅外相機(jī)的噪聲，引起中紅外相機(jī)的像元輸出AD值可忽略不計(jì)；本例采用鋁合金材質(zhì)制成中空?qǐng)A柱薄殼體，圓柱體上表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化發(fā)黑，作為冷面，下表面有液氮注入口，注入液氮后，用干燥氮?dú)鉀_刷冷面；由于液氮的溫度極低，冷面熱輻射引起的紅外探測(cè)裝置的中紅外相機(jī)AD輸出值可忽略不計(jì)；紅外探測(cè)裝置測(cè)量冷面時(shí)，中紅外相機(jī)AD輸出值來源于紅外探測(cè)裝置自身熱輻射；

將兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間設(shè)為t，控溫罩殼的控溫值設(shè)為T_a＝25℃，啟動(dòng)紅外探測(cè)裝置拍攝圖像，兩臺(tái)中紅外相機(jī)分別獲得的圖像利用MATLAB、IDL (Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即為中紅外相機(jī)I 3在積分時(shí)間t下對(duì)應(yīng)的熱輻射雜散光定標(biāo)矩陣R₁以及中紅外相機(jī)II 7在積分時(shí)間t下對(duì)應(yīng)的熱輻射雜散光定標(biāo)矩陣R₂，矩陣R₁和R₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)，且等于中紅外相機(jī)的像元行、列數(shù)；

步驟1.3、線柵偏振器的輻射分束定標(biāo)：

設(shè)置兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，控溫罩殼的控溫值為T_a＝25℃，面源黑體置于紅外探測(cè)裝置入瞳前且覆蓋紅外探測(cè)裝置入瞳，黑體輻射經(jīng)線柵偏振器和紅外偏振片分光后，兩臺(tái)中紅外相機(jī)分別成像，所得圖像分別利用MATLAB、IDL(Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即矩陣 B₁和B₂，矩陣B₁和B₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)且等于中紅外相機(jī)像元的行、列數(shù)；

矩陣B₁的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₁的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₁的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₁相對(duì)應(yīng)的元素值，即得到矩陣C₁；同理，矩陣B₂的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₂的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₂的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₂相對(duì)應(yīng)的元素值，即得到矩陣 C₂；矩陣C₁和C₂的行、列數(shù)等于中紅外相機(jī)像元的行、列數(shù)；

與C₁具有相同的行數(shù)和列數(shù)的全1矩陣H為中紅外相機(jī)I 3在積分時(shí)間t下的分束定標(biāo)矩陣，以矩陣Ca為中紅外相機(jī)II 7在積分時(shí)間t下的分束定標(biāo)矩陣，矩陣Ca的每個(gè)元素值等于矩陣C₂相對(duì)應(yīng)元素值除以C₁相對(duì)應(yīng)元素值；

步驟2：紅外探測(cè)裝置進(jìn)行海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)探測(cè)

步驟2.1同步采集圖像：

設(shè)置兩臺(tái)中紅外相機(jī)的積分時(shí)間為t，控溫罩殼的控溫值為T_a＝25℃，選取待測(cè)海域，紅外探測(cè)裝置的鍺封窗一端指向待測(cè)海域，啟動(dòng)同步觸發(fā)器，觸發(fā)信號(hào)一分為二同步觸發(fā)兩臺(tái)中紅外相機(jī)拍攝，獲取兩臺(tái)中紅外相機(jī)對(duì)待測(cè)海域的兩幅同時(shí)刻圖像，將圖像分別利用MATLAB、IDL(Interactive Data Language)等計(jì)算機(jī)語言讀取得到二維數(shù)字矩陣，即矩陣D₁和D₂；

矩陣D₁的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₁的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₁的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₁相對(duì)應(yīng)的元素值，再乘以步驟1.3 生成的全1矩陣H，上述運(yùn)算消除了紅外探測(cè)裝置本身對(duì)海面輻射測(cè)量精度的影響，獲得系統(tǒng)定標(biāo)后AD輸出值矩陣A₁；

同理，矩陣D₂的每個(gè)元素值，分別減去步驟1.1所得矩陣G₀₂的對(duì)應(yīng)值，再除以矩陣α₂的對(duì)應(yīng)值，然后減去步驟1.2所得矩陣R₂相對(duì)應(yīng)的元素值，再乘以步驟1.3生成的矩陣Ca，獲得系統(tǒng)定標(biāo)后AD輸出值矩陣A₂；矩陣A₁和A₂具有相同的行數(shù)和列數(shù)；

步驟2.2圖像處理：

通過以下公式獲得矩陣A₃和A₄：

A₃＝0.5(A₁-A₂-|A₁-A₂|) (2)

A₄＝A₁+A₂ (3)

式中，|A₁-A₂|表示矩陣，該矩陣的每個(gè)元素值等于A₁和A₂相對(duì)應(yīng)元素值之差的絕對(duì)值，矩陣A₃的每個(gè)元素值等于矩陣A₁相對(duì)應(yīng)元素值減去矩陣A₂相對(duì)應(yīng)元素值，再減去矩陣|A₁-A₂|相對(duì)應(yīng)元素值，所得值乘以0.5；矩陣A₄的每個(gè)元素值等于A₁和A₂相對(duì)應(yīng)元素值的加和值；

式中，|A₃|表示矩陣，該矩陣的每個(gè)元素值等于矩陣A₃相對(duì)應(yīng)元素值的絕對(duì)值；max(|A₃|)為矩陣|A₃|中的最大元素值，N為中紅外相機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)的位數(shù)，矩陣A₅是矩陣|A₃|與的數(shù)乘所獲得的矩陣，矩陣A₆獲取方法與A₅相同；

A₅和A₆為二維數(shù)字矩陣，利用MATLAB、IDL等計(jì)算機(jī)編程語言轉(zhuǎn)化為人眼可識(shí)別的圖像；

步驟2.3目標(biāo)識(shí)別：

海面太陽(yáng)亮帶反射的太陽(yáng)輻射具有很強(qiáng)的偏振特性，海面目標(biāo)輻射包括自身輻射和太陽(yáng)輻射在其表面的漫反射，偏振特性較弱；若海面目標(biāo)輻射為無偏振，理論情況下，A₅對(duì)應(yīng)圖像的目標(biāo)區(qū)域?yàn)楹谏珔^(qū)域；實(shí)際的各種海面目標(biāo)都有一定偏振性，但偏振性很弱，圖像中的目標(biāo)區(qū)域接近黑色區(qū)域；海面亮帶反射的太陽(yáng)輻射有很強(qiáng)的偏振特性，越靠近亮帶中心區(qū)域，偏振特性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)值越大，越接近白色區(qū)域；A₅對(duì)應(yīng)圖像中白色區(qū)域內(nèi)的暗區(qū)域(即黑色區(qū)域或接近黑色區(qū)域)即為目標(biāo)區(qū)域，能明顯可見，提高了海面太陽(yáng)亮帶內(nèi)的目標(biāo)識(shí)別能力。 A₆表示兩個(gè)正交方向偏振輻射分量的和，A₆和傳統(tǒng)中紅外相機(jī)拍攝的海面亮帶圖像基本相同。