任何温度高于绝对零度的物体,都会向外发出红外辐射[1]。红外成像利用红外探测器、光学成像系统和光机扫描系统,不接触物体表面,只接收物体辐射的红外信号并转化为电信号后,经过电子学处理后得到可见的红外图像。由此,人们的视觉领域便可以观测到红外波段,视觉范围得到提高。
目标的热成像不同于可见光图像,红外图像反映的是物体表面温度分布。人眼不能直接观察到物体表面温度,但是通过红外成像就可以转化为人眼可观察的图像。红外辐射普遍存在于自然界中,它的主要特性如下:
(1)物体表面红外辐射量的大小取决于物体表面的温度。所以人们可以不需要接触物体,进而就可以分析物体表面的热状态和温度分布。
(2)可见光在透过大气时会被部分吸收,而3~5微米和8~14微米的红外线可以完全透过[2]。
所以通常称这两个红外波段为“大气窗口”。这样,在混乱的战场或漆黑的夜晚里,可以利
用红外线观察远处目标。
红外成像系统由红外官学器件、光学机械扫描仪、红外探测器器件、电子学器件、显示器组成,它们的作用如下:
红外光学器件:接收和会聚红外辐射的红外光学辐射;
光学机械扫描仪:可以使红外望远镜和红外探测器的视场得到匹配,同时对信号进行编码;
红外探测器:将热辐射信号转化为电信号;
电子学器件:处理电子学信号;
显示器:将电子学信号转化为可见的红外图像。
2.2红外图像的特点
红外图像相比于可见光图像有自己独特的优点,红外成像技术是一种被动成像,它通过感受目标和背景之间不通区域温度差或向外辐射能量差,在全天候下都可以工作。红外辐射的探测距离长,抗干扰性能强,探测目标不受视觉上的障碍影响。但是,受大气吸收散射的影响,红外图像并不能清楚的反映目标图像的细节纹理信息,对比度差。
红外图像的缺点主要有以下几点:
(1)红外图像中水平方向和垂直方向都只有几百像素,图像的分辨率低,图像分辨率低,一般都采用插值表示,尽管这可以增强红外图像的美观性,却使得图像的真实度大大地降低了。
(2)目标与目标之间,目标与背景之间辐射温差如果很小,红外图像的对比度就会变低。
(3)较小的温差使得红外图像的边缘不清晰,影响目标的识别和跟踪。红外探测器件的性能也决定了图像的分辨率,分辨率变低也影响可边缘的清晰度。
基于红外图像的以上特点,对红外图像的边缘检测及相关处理就显得尤为必要。 matlab红外图像边缘检测方法研究(3):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_19831.html