本發(fā)明屬于信息智能化遙感觀測(cè)、目標(biāo)特性與分析，特別涉及該領(lǐng)域中的一種采用特征波段信息的仿生涂料光譜一致性評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

1、高光譜設(shè)備能夠同時(shí)獲取上百個(gè)波段的連續(xù)圖像，包含了地物豐富的空間、輻射和光譜三重信息，形成光譜范圍寬、波段多、光譜分辨率高的圖像立方體，隨著高光譜遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，成像光譜傳感器的光譜分辨率與空間分辨率逐漸提高，能夠通過(guò)極高的光譜分辨率直接對(duì)偽裝材料進(jìn)行光譜差異的定量分析，在偽裝目標(biāo)檢測(cè)方面具有很大的應(yīng)用潛力。

2、隨著先進(jìn)涂料技術(shù)的不斷發(fā)展，仿生迷彩遮障制備工藝的不斷升級(jí)改進(jìn)，在特定場(chǎng)景下能夠?qū)崿F(xiàn)與背景光譜反射率的高相似性，已廣泛應(yīng)用于船舶、橋梁、建筑和戰(zhàn)車(chē)等諸多實(shí)體的隱身作業(yè)領(lǐng)域，能夠有效的提升我軍重要目標(biāo)與設(shè)施的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。仿生涂料的產(chǎn)品升級(jí)、調(diào)制工藝的改良、能否滿(mǎn)足與背景實(shí)體光譜反射率的一致性，是評(píng)價(jià)其在外場(chǎng)條件下是否符合戰(zhàn)場(chǎng)偽裝需求的關(guān)鍵。

3、對(duì)信息智能化遙感觀測(cè)、目標(biāo)特性與分析技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行分析，傳統(tǒng)偽裝涂料的光譜特性多基于室內(nèi)分光光度計(jì)，從光譜通道、光譜距離和光譜夾角三個(gè)影響因子進(jìn)行光譜一致性測(cè)量，但在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，氣象、光照等影響因素較多，通過(guò)成像光譜儀所獲仿生涂料光譜反射率曲線與室內(nèi)理想條件下基于分光光度計(jì)采集的光譜曲線有較大差異，在一定程度上會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果；另外，如何從“光譜指紋”中提取更多的特征信息，以實(shí)現(xiàn)空間和光譜特征結(jié)合的高光譜偽裝效果綜合評(píng)價(jià)、更高效的在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中對(duì)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的光譜特性進(jìn)行一致性對(duì)比，也是一項(xiàng)亟待研究的內(nèi)容。

4、綜上所述，研究并實(shí)現(xiàn)一種采用特征波段信息的仿生涂料光譜一致性評(píng)價(jià)方法，顯得尤為迫切和重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是克服現(xiàn)有技術(shù)中仿生涂料光譜評(píng)價(jià)方式單一且獨(dú)立、復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下光譜數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)差異大、光譜信息挖掘深度不足等缺點(diǎn)，提供一種采用特征波段信息的仿生涂料光譜一致性評(píng)價(jià)方法。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種采用特征波段信息的仿生涂料光譜一致性評(píng)價(jià)方法，其改進(jìn)之處在于，包括如下步驟：

4、步驟1，圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理：

5、基于原始高光譜圖像數(shù)據(jù)圈定仿生涂料區(qū)域和標(biāo)準(zhǔn)綠植區(qū)域，獲取區(qū)域平均光譜；采用光譜平滑算法獲取仿生涂料和標(biāo)準(zhǔn)綠植的平滑光譜曲線；通過(guò)光譜包絡(luò)線去除算法獲取光譜向量的極值波段；

6、步驟2，空間特征提?。?/p>

7、步驟21，根據(jù)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的平滑光譜曲線計(jì)算可見(jiàn)光亮度對(duì)比lightnesscontrast：

8、

9、上式中，x、y、z分別是cie1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的三刺激值，k為歸一化系數(shù)；

10、

11、s(λ)是cie標(biāo)準(zhǔn)照明體d65的相對(duì)光譜功率分布，為標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者色度匹配函數(shù)，r(λ)為物體的光譜反射因數(shù)，δλ為波長(zhǎng)間隔，波長(zhǎng)λ的范圍是380nm至780nm；

12、

13、上式中，ytarget為目標(biāo)色在xyz色度系統(tǒng)中的三刺激值，ybackground為標(biāo)準(zhǔn)色在xyz色度系統(tǒng)中的三刺激值；

14、步驟22，根據(jù)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的平滑光譜曲線計(jì)算近紅外亮度對(duì)比nirlightnesscontrast：

15、計(jì)算近紅外亮度系數(shù)β：

16、

17、上式中，e(λ)為大氣層外太陽(yáng)輻射光譜輻照度，τ(λ)為標(biāo)準(zhǔn)大氣從地面到大氣層外界垂直方向光譜透過(guò)率，k(λ)為傳感器光譜響應(yīng)度，波長(zhǎng)λ的范圍是750nm至1100nm；

18、

19、上式中，βtarget為目標(biāo)品色的近紅外亮度系數(shù)，βbackground為背景品色的近紅外亮度系數(shù)；

20、步驟23，根據(jù)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的平滑光譜曲線計(jì)算色差

21、將平滑光譜曲線對(duì)應(yīng)的反射率通過(guò)xyz色彩空間轉(zhuǎn)換到l*a*b*空間：

22、

23、上式中，l*、a*、b*是直角坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)值，x0、y0、z0是標(biāo)準(zhǔn)照明體照射下完全漫反射面的三刺激值；

24、

25、步驟3，光譜特征提?。?/p>

26、步驟31，在仿生涂料的光譜成像數(shù)據(jù)中計(jì)算歸一化植被指數(shù)ndvi：

27、

28、上式中，nir為近紅外波段反射率，red為紅光波段反射率；

29、步驟32，計(jì)算光譜紅邊吸收深度評(píng)價(jià)指數(shù)sradi：

30、計(jì)算仿生涂料在680nm附近的起峰位置和起峰深度，獲取680nm附近的吸收谷點(diǎn)m，550nm附近和780nm附近的兩個(gè)吸收肩端s1、s2；

31、計(jì)算光譜紅邊吸收深度srad：

32、

33、上式中，吸收肩端s1的坐標(biāo)為(xs1,ys1)，吸收肩端s2的坐標(biāo)為(xs2,ys2)，吸收谷點(diǎn)m的坐標(biāo)為(xm,ym)，吸收谷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反射率值為reflectancem；

34、計(jì)算光譜紅邊吸收深度斜率srads：

35、srads＝srad+slopere

36、上式中，slopere為通過(guò)光譜一階導(dǎo)數(shù)最大值計(jì)算得到的紅邊波段光譜斜率；

37、sradi＝sradstarget/sradsbackground；

38、上式中，sradstarget為仿生涂料的光譜紅邊吸收深度斜率，sradsbackground為背景環(huán)境的光譜紅邊吸收深度斜率；

39、步驟4，計(jì)算光譜通道匹配性p(f)：

40、

41、上式中，為波長(zhǎng)為i的波段反射率不大于反射率最大值且不小于反射率最小值的個(gè)數(shù)，為波長(zhǎng)為i的波段滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)反射率的最大值，為波長(zhǎng)為i的波段滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)反射率的最小值，totali是國(guó)標(biāo)gb/t?3979-2008中規(guī)定的波段總數(shù)，取值為8；

42、步驟5，空間-光譜特征信息聯(lián)合評(píng)價(jià)：

43、建立偽裝效果評(píng)估模型：

44、θtarget＝arg|[(exp-(σ+lightnesscontrast+nirlightnesscontrast)+j(p(f)*normal(sradi))]

45、上式中，arg|*|表示求取輻角，normal(*)表示求取歸一化；

46、結(jié)合歐拉公式w＝a+bi，a為x軸，取空間特征值，b為y軸，取光譜特征值；

47、步驟6，對(duì)仿生涂料的制備工藝給出指導(dǎo)性改進(jìn)建議：

48、若θtarget大于45°，則先取θtarget的余角，再用45°減去該余角，若θtarget小于等于45°，則直接用45°與θtarget相減，若差大于15°，則需要增強(qiáng)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的空譜特征一致性；

49、若小于0.75，則需要增強(qiáng)仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的空譜特征一致性。

50、進(jìn)一步的，在步驟1中，采用sg光譜平滑算法獲取仿生涂料和標(biāo)準(zhǔn)綠植的平滑光譜曲線；通過(guò)光譜包絡(luò)線去除算法獲取光譜向量在550nm和780nm附近的極值波段。

51、進(jìn)一步的，在步驟2中，波長(zhǎng)間隔δλ為10nm。

52、本發(fā)明的有益效果是：

53、本發(fā)明所公開(kāi)的評(píng)價(jià)方法，能夠準(zhǔn)確的對(duì)紅邊起峰波段位置、葉綠素響應(yīng)波段和“近紅外高原”的反射率大小，以及紅邊波段的光譜斜率進(jìn)行計(jì)算和綜合評(píng)價(jià)，最后基于歐拉公式和函數(shù)單調(diào)一致性的思想，準(zhǔn)確、直觀的對(duì)空間和光譜特征進(jìn)行聯(lián)合分析評(píng)價(jià)，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更具參考性和客觀性。

54、本發(fā)明所公開(kāi)的評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)了高光譜空間和光譜特征結(jié)合的聯(lián)合性能評(píng)價(jià)，不僅從xyz色度空間和l*a*b*顏色空間對(duì)制備仿生涂料與標(biāo)準(zhǔn)綠植的亮度對(duì)比和色差進(jìn)行了比較，提出了光譜紅邊吸收深度評(píng)價(jià)指數(shù)的概念，更是從特征波段的反射率大小、紅邊特征起峰波段和紅邊波段的光譜斜率等指標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，并用光譜通道匹配性規(guī)范了標(biāo)準(zhǔn)光譜的通道取值范圍，以復(fù)平面思想創(chuàng)新性構(gòu)建了高光譜空譜特征結(jié)合偽裝效果的評(píng)價(jià)模型，能夠較好的從空間特征和光譜特征中實(shí)現(xiàn)綜合效果評(píng)價(jià)，較傳統(tǒng)的光譜特性對(duì)比評(píng)價(jià)而言，結(jié)果更加準(zhǔn)確、直觀，能夠?yàn)榉律苛险{(diào)制工藝的改良提供理論和數(shù)據(jù)支撐。