短波紅外相機在海洋監(jiān)測中的應(yīng)用

海洋區(qū)域濕度大，晝夜溫差大，極易形成霧、霾、水汽等特殊條件?？梢姽庠谡l件下成像良好，但是受天氣影響較大，在惡劣天氣下會出現(xiàn)對比度變低，輪廓模糊，細(xì)節(jié)丟失的現(xiàn)象等問題，無法清晰的識別目標(biāo)。熱成像技術(shù)雖然透霧能力好，但是當(dāng)目標(biāo)和背景溫度接近時，熱成像細(xì)節(jié)丟失嚴(yán)重，不利于海洋區(qū)域的目標(biāo)探測。

而短波紅外在海面惡劣天氣下也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離船只監(jiān)測，由于具備對海霧的良好透過性，所以目標(biāo)幾乎很少受到海上雨霧天氣的影響，具有較為明顯的輪廓和紋理特征。

圖 1可見光和短波紅外霧天成像對比

短波紅外成像和可見光類似，主要依靠場景物體反射的光信號成像，其波段范圍大約在900nm~2300nm之間，因為光在遇到大氣中的分子、粒子、氣溶膠和大量的懸浮小水滴時都會發(fā)生散射，當(dāng)大氣中的散射粒子小于光波長時，可以按照瑞利散射處理，散射系數(shù)為

圖 2 霧中短波紅外（左）與可見光成像（右）

不僅如此，短波紅外在海面微小目標(biāo)識別方面也有很大的優(yōu)勢，由于海面拍攝距離遠(yuǎn)，微小目標(biāo)在探測器上占據(jù)的像素小， 而且海面也在不斷地變化，當(dāng)海雜波干擾過大時，微弱目標(biāo)的信號會被淹沒，造成可見光探測困難。但是短波紅外則不同，利用海水對短波紅外具有強吸收這一特性，可以大大提高微弱目標(biāo)的識別能力。海水幾乎不反射短波紅外，而微弱目標(biāo)發(fā)射紅外輻射，背景和目標(biāo)的對比度增大，微弱目標(biāo)更容易被觀測到。所以當(dāng)對海面浮冰、小船、蛙人、浮標(biāo)、飛機殘骸、海面漂浮物等這些聲光電特性不明顯的目標(biāo)探測時，相比可見光，短波紅外更適合觀測。

   此外，短波紅外技術(shù)還具有在夜間和低光條件下提供高質(zhì)量監(jiān)控圖像的能力，在海岸港口，夜間航行可能存在風(fēng)險，而短波紅外監(jiān)控系統(tǒng)可以保證即使在黑暗中，港口和船只的活動也能被及時監(jiān)測，從而提高港口的安全性。