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申请/专利权人：南京砺剑光电技术研究院有限公司

摘要：本发明提出的是一种基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置和方法，其装置结构包括彩色成像一体机、黑白成像一体机、窄带滤光片、控制装置、图像处理板和搜索云台；其中彩色成像一体机的输出端和黑白成像一体机的输出端分别连接控制装置的2个输入端，控制装置的输出端连接图像处理板的输入端，窄带滤光片设于黑白成像一体机的高清图像传感器前方；上述设备均固定于搜索云台的上表面。优点：1）采用对多个成像波段进行检测和比对，图像获取结果好，对远距离的迷彩伪装材料也能够进行有效检测；2）弥补传统高光谱成像技术需要波段数目多、单个成像波段窄及大数据处理所带来的不足。

主权项：1.基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是包括彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）、窄带滤光片（3）、控制装置（4）、图像处理板（5）和搜索云台（6）；其中彩色成像一体机（1）的输出端和黑白成像一体机（2）的输出端分别连接控制装置（4）的2个输入端，控制装置（4）的输出端连接图像处理板（5）的输入端；窄带滤光片（3）设于黑白成像一体机（2）的高清图像传感器前方，彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）、控制装置（4）、图像处理板（5）均固定于搜索云台（6）的上表面；所述彩色成像一体机（1）和黑白成像一体机（2）均包括变焦镜头、高清图像传感器和高清编码模块，其中变焦镜头焦距为15.6～500mm，视场角0.8°～24.7°；高清图像传感器选用11.8”ProgressiveScanCMOS，高清编码模块采用H.264MPEG4MJPEG编码模式；所述窄带滤光片（3）选用中心波长为940nm，透过率大于80%，半带宽为40nm的玻璃滤光片；所述控制装置（4）选用SHR-HLV1520高清激光夜视仪的控制系统，包括通讯模块、驱动模块和控制模块，其中控制模块分别连接通讯模块和驱动模块，并连接AC24V±10%电源，同时配备AC220V～AC24V5A防水电源；所述图像处理板（5）采用型号为CPCI-6678-325T的图像处理系统板卡，包括2片数字信号处理器、1片单片机和1片可编程逻辑器件；所述搜索云台（6）包括水平、竖直支架和水平、竖直转台，载重22kg，旋转角度为水平360°无限位连续旋转，俯仰-60°～+20°，旋转速度为水平0.1°～9°s，俯仰0.1°～4°s；该装置的检测方法具体包括如下步骤：1）将控制装置（4）复位，设置搜索云台（6）、彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）的参数，确定好观察位置和成像视场角；2）控制装置（4）控制彩色成像一体机（1）和黑白成像一体机（2）以相同视场角对伪装材料成像，其中彩色成像一体机输出彩色图像；黑白成像一体机（2）中的高清图像传感器前放置窄带滤光片（3），将环境中其他波长的光线过滤，获得940纳米波段的图像；3）图像处理板（5）首先对彩色和近红外波段两幅图像进行匹配，实现两幅图像成像的区域和视场完全一致；4）图像处理板（5）对匹配后的彩色图像进行三色分离处理，获得绿色和蓝色波段的二幅图像；5）图像处理板（5）对获得的940纳米波段、绿色、蓝色波段的三幅图像进行处理，利用迷彩伪装材料在三种波段中灰度值与周围环境存在差异的特点，可以标示出伪装材料的位置。

全文数据：基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置和方法技术领域本发明涉及的是一种基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置和方法，属于光谱成像技术和图像检测技术领域。背景技术光谱成像数据是图谱合一的数据源，同时包含了图像信息和光谱信息，能够给出各个波段上每个像素的光谱强度数据，利用光谱成像技术可以对物体进行定性和定量分析，以及定位分析等；光谱成像技术按照光谱分辨率的从低到高可分为三类：多光谱成像、高光谱成像和超光谱成像技术。光谱成像技术不仅具有光谱分辨能力，还具有图像分辨能力，可应用于地质矿物、植被生态的识别以及军事目标的侦察等场合。伪装是作战保障的重要组成部分，是对抗军事侦察和攻击的有效手段。在现代高技术战争条件下，伪装的作用和地位显得更加突出。其中，迷彩伪装的应用非常广泛，在应对传统光学侦察时，有较好的伪装效果，其中植被型伪装材料是最为常见的一种伪装材料，在目标伪装当中有着广泛的应用。因此，现有技术中近年来对于如何利用光谱图像检测迷彩伪装的方法展开的研究日渐增多。目前现有技术研究的重点在于如何利用高光谱成像技术对迷彩伪装材料进行检测，如“苑洲梅.迷彩服伪装的高光谱多角度研究[D].东北师范大学,2008.”对影响迷彩服伪装的高光谱多角度数据进行综合分析，通过建立相关的波谱曲线图，分析影响伪装的因素，初步定量选出最佳伪装效果，同时利用相关分析和回归分析进一步说明伪装效果的好坏；“刘秦岭.基于高光谱遥感的疑似隐藏目标检测研究[D].哈尔滨工业大学,2014.”分析研究了伪装网与背景植被之间在图像光谱数据和定量反演的植物叶片生化参量信息差异，进行特征选择，建立基于高光谱图像光谱和植物叶片生化参量特征的分类特征空间和判决函数，联合检测出植被背景中的隐藏目标；“陈克清.迷彩伪装服的高光谱特性研究[D].东华大学,2014.”运用光谱信息散度方法对高光谱图像进行有效探测，实现了对迷彩服的高精度识别。上述采用高光谱成像技术的迷彩伪装检测方法具有波段数目多、光谱分辨率高等优点，但同时也存在数据量庞大、检测速度慢等缺点，特别是在成像系统口径小的时候，针对较远距离的目标探测识别，由于单个成像波段较窄，成像系统接收到的光能量较小，无法获得有效的光谱图像，从而无法对远距离的迷彩伪装材料进行检测。发明内容本发明的目的在于克服上述应用高光谱成像技术的迷彩伪装检测方法存在的问题，提出一种基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置和方法，以弥补传统高光谱成像技术需要波段数目多、单个成像波段窄及大数据处理所带来的不足。本发明的技术解决方案：基于多光谱成像技术的检测装置，其结构包括彩色成像一体机、黑白成像一体机、窄带滤光片、控制装置、图像处理板和搜索云台；其中彩色成像一体机的输出端和黑白成像一体机的输出端分别连接控制装置的2个输入端，控制装置的输出端连接图像处理板的输入端；窄带滤光片设于黑白成像一体机的高清图像传感器前方；彩色成像一体机、黑白成像一体机、控制装置、图像处理板均固定于搜索云台的上表面，其中彩色成像一体机和黑白成像一体机放置在搜索云台左右侧，控制装置和图像处理板放置在搜索云台的上方。优选的，所述彩色成像一体机、黑白成像一体机、控制装置和搜索云台采用型号为SHR-HLV1520的高清激光夜视仪的相应部件：其中所述彩色成像一体机和黑白成像一体机均包括变焦镜头、高清图像传感器和高清编码模块，其中变焦镜头焦距为15.6～500mm，视场角0.8°～24.7°；高清图像传感器选用11.8”ProgressiveScanCMOS，高清编码模块采用H.264MPEG4MJPEG编码模式；所述控制装置选用SHR-HLV1520高清激光夜视仪的控制系统，包括通讯模块、驱动模块和控制模块，其中控制模块分别连接通讯模块和驱动模块，并连接AC24V±10%电源，同时配备AC220V～AC24V5A防水电源；所述图像处理板采用型号为CPCI-6678-325T的图像处理系统板卡，包括2片数字信号处理器、1片单片机和1片可编程逻辑器件；所述搜索云台包括水平、竖直支架和水平、竖直转台，载重22kg，旋转角度为水平360°无限位连续旋转，俯仰-60°～+20°，旋转速度为水平0.1°～9°s，俯仰0.1°～4°s。优选的，所述窄带滤光片选用中心波长为940nm，透过率大于80%，半带宽为40nm的玻璃滤光片。优选的，所述图像处理板采用型号为CPCI-6678-325T的图像处理系统板卡包括2片数字信号处理器（DSP）、1片单片机（MCU）和1片可编程逻辑器件（FPGA），其中DSP采用TIDSPTMS320C6678芯片，FPGA采用Xilinx公司FPGAKintex-7xc7k325t-1FFG900芯片。该装置的检测方法具体包括如下步骤：1）将控制装置复位，设置搜索云台的方位和俯仰角度，以及彩色成像一体机和黑白成像一体机的曝光时间、成像频率和相机增益参数，确定好观察位置；2）控制装置控制彩色成像一体机和黑白成像一体机以相同视场角对伪装材料成像，其中彩色成像一体机输出彩色图像；黑白成像一体机中的高清图像传感器前放置窄带滤光片，将环境中其他波长的光线过滤，获得940纳米波段的图像；3）图像处理板首先对彩色和近红外波段两幅图像进行匹配，实现两幅图像成像的区域和视场完全一致；4）图像处理板对匹配后的彩色图像进行三色分离处理，获得绿色和蓝色波段的二幅图像；5）图像处理板对获得的940纳米波段、绿色、蓝色波段的三幅图像进行处理，利用迷彩伪装材料在三种波段中灰度值与周围环境存在差异的特点，可以标示出伪装材料的位置。本发明的优点：1）采用对多个成像波段的图形进行检测和比对，图像获取结果好，对远距离的迷彩伪装材料也能够进行有效检测；2）筛选蓝色和绿色波段的图像，弥补传统高光谱成像技术需要波段数目多、单个成像波段窄及大数据处理所带来的不足。附图说明附图1是基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置的结构示意图。附图2是实施例中步骤2）采集的近红外波段和可见光波段的图像，其中图2a是可见光图像，图2b是近红外波段黑白图像（940纳米波段）。附图3是实施例中步骤3）处理得到的蓝色和绿色波段的二幅图像，其中图3a是蓝色波段图像，图3b是绿色波段图像。附图4是实施例中步骤4）处理得到的迷彩伪装材料的图像。附图5是实施例中步骤5）处理得到的迷彩伪装材料的图像。附图6是实施例中步骤6）处理得到的迷彩伪装材料的图像。附图7是实施例中步骤7）处理得到的迷彩伪装材料的图像。具体实施方式下面根据附图进一步说明本发明的技术方案。如图1所示，基于多光谱成像技术的迷彩伪装材料检测装置，其结构包括彩色成像一体机1、黑白成像一体机2，窄带滤光片3、控制器4、图像处理板5、和搜索云台6。其中，彩色成像一体机1的光学探测器为CMOS，其像素个数为1920×1080、像素大小为5微米，成像频率为25Hz，成像镜头的焦距为28～755mm；窄带滤光片3的材料为浮法玻璃或石英玻璃，中心波长为940纳米，半高宽为40nm，峰值透过率大于80%，截止深度为OD3。上述彩色成像一体机1、黑白成像一体机2、控制装置4和搜索云台6采用型号为SHR-HLV1520的高清激光夜视仪的相应部件；图像处理板5采用型号为CPCI-6678-325T的图像处理系统板卡，包括2片数字信号处理器（DSP）、1片单片机（MCU）和1片可编程逻辑器件（FPGA）。本实施例的具体工作过程是：1）控制器4复位，搜索云台6、彩色成像一体1机、黑白成像一体机2设置参数，使得两个相机成像的视场和时间完全一致，然后确定好距离为500米处的观察位置和成像视场角（2度）。2）控制器4控制彩色成像一体机1和黑白成像一体机2以相同视场角对包含伪装材料7的区域成像。其中彩色成像一体机1输出彩色图像，如图2a所示；在黑白成像一体机中高清图像传感器前放置窄带滤光片3（中心波段为940nm，带宽40nm），从而可以采取得到940纳米波段的图像，如图2b所示；3）图像处理板5对匹配后的彩色图像进行处理，分别获得绿色和蓝色波段的二幅图像，如图3所示；4）图像处理板5对获得的940纳米波段图像2b进行处理：将图2b中灰度值大于80的位置，其灰度值都变为0，处理后的结果如图4所示；5）图像处理板5对在第三步获得的蓝色波段图像图3a进行处理：找到图3a中灰度值大于20的位置，然后控制图4上对应相同位置处的灰度值都变为0，图4处理后的结果如图5所示；6）图像处理板5对在第三步获得的绿色波段图像图3b进行处理：找到图3b中灰度值大于20的位置，然后控制图5上对应相同位置处的灰度值都变为0，图5处理后的结果如图6所示；7）图像处理板5对图3a和图3b进行处理：对两幅图像中相同位置处的灰度值比值进行判断，当比值小于8时，图6上对应相同位置处的灰度值都变为0，处理后的结果如图7所示，其中圆圈内即为迷彩伪装服的位置。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接简介运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

权利要求：1.基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是包括彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）、窄带滤光片（3）、控制装置（4）、图像处理板（5）和搜索云台（6）；其中彩色成像一体机（1）的输出端和黑白成像一体机（2）的输出端分别连接控制装置（4）的2个输入端，控制装置（4）的输出端连接图像处理板（5）的输入端；窄带滤光片（3）设于黑白成像一体机（2）的高清图像传感器前方，彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）、控制装置（4）、图像处理板（5）均固定于搜索云台（6）的上表面。2.根据权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是所述彩色成像一体机（1）和黑白成像一体机（2）均包括变焦镜头、高清图像传感器和高清编码模块，其中变焦镜头焦距为15.6～500mm，视场角0.8°～24.7°；高清图像传感器选用11.8”ProgressiveScanCMOS，高清编码模块采用H.264MPEG4MJPEG编码模式。3.根据权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是所述窄带滤光片（3）选用中心波长为940nm，透过率大于80%，半带宽为40nm的玻璃滤光片。4.根据权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是所述控制装置（4）选用SHR-HLV1520高清激光夜视仪的控制系统，包括通讯模块、驱动模块和控制模块，其中控制模块分别连接通讯模块和驱动模块，并连接AC24V±10%电源，同时配备AC220V～AC24V5A防水电源。5.根据权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是所述图像处理板（5）采用型号为CPCI-6678-325T的图像处理系统板卡，包括2片数字信号处理器、1片单片机和1片可编程逻辑器件。6.根据权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征是所述搜索云台（6）包括水平、竖直支架和水平、竖直转台，载重22kg，旋转角度为水平360°无限位连续旋转，俯仰-60°～+20°，旋转速度为水平0.1°～9°s，俯仰0.1°～4°s。7.如权利要求1所述的基于多光谱成像技术的检测装置，其特征在于，该装置的检测方法具体包括如下步骤：1）将控制装置（4）复位，设置搜索云台（6）、彩色成像一体机（1）、黑白成像一体机（2）的参数，确定好观察位置和成像视场角；2）控制装置（4）控制彩色成像一体机（1）和黑白成像一体机（2）以相同视场角对伪装材料成像，其中彩色成像一体机输出彩色图像；黑白成像一体机（2）中的高清图像传感器前放置窄带滤光片（3），将环境中其他波长的光线过滤，获得940纳米波段的图像；3）图像处理板（5）首先对彩色和近红外波段两幅图像进行匹配，实现两幅图像成像的区域和视场完全一致；4）图像处理板（5）对匹配后的彩色图像进行三色分离处理，获得绿色和蓝色波段的二幅图像；5）图像处理板（5）对获得的940纳米波段、绿色、蓝色波段的三幅图像进行处理，利用迷彩伪装材料在三种波段中灰度值与周围环境存在差异的特点，可以标示出伪装材料的位置。

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