浅谈伪装目标光学侦察方法

材料和新技术的发展，各种新型伪装技术应运而生，例如各种迷彩涂装，可以大大降低军事目标的可视度；各种伪装涂料，能够实现变色、吸收探测波段等技术；植物叶片仿生伪装网，能够模拟可见光和红外谱段植被的辐射能量特性等。新伪装技术的出现及应用对军事侦察技术提出了更高的要求，使侦察技术逐渐向多维度、精细化方向发展。

2 高光谱成像技术

高光谱成像技术作为一种新型的伪装侦察技术，日益受到各国的重视。

2.1 高光谱成像技术机理

高光谱成像技术是在多光谱成像技术的基础上发展起来的新型侦察、探测技术，用于实现对探测目标场景的精细光谱探测，探测谱段从十几个波段延伸到几十甚至上百个波段，实现对探测目标场景三维数据立方体的探测，如图1所示。

通过探测目标场景各点的精细光谱曲线，根据不同物质的光谱“指纹”效应，利用多种匹配方法，可以实现伪装目标识别。常用的匹配算法有投影法、约束法、掩膜法等。随着高光谱成像技术的发展，其在战场上的作用日益凸显。

高光谱成像技术可用于仿生伪装网探测。绿色伪装材料检测的一种重要手段就是利用植物的“红边”效应。在680～720 nm的波段内，植被光谱反射率急剧升高，通过检测光谱曲线在该波段的波动，可以有效区分人造仿生伪装网和背景植被。而采用传统的多光谱探测手段时，由于单个波段覆盖光谱范围广，无法进行有效识别。

高光谱成像技术还可以用于军事真假载具的识别。假目标通过模拟军用载具的外形、颜色和热红外特性来进行军事欺骗。采用谱段的成像相机或者热红外成像仪较难区分假目标和真实军事目标；而采用高光谱成像技术，通过探测热红外波段的详细光谱辐射特性，可以计算出目标表面的真实文图和发射率，突破假设温度测量的局限性，使得温度测量更加准确，从而有效识别伪装目标与背景。

2.2 高光谱成像技术分类

根据系统中分光元件的不同，高光谱成像技术主要分为三大类，即色散型、滤光型和干涉型。

2.2.1 色散型高光谱成像技术

色散型高光谱成像仪包括前端成像镜、狭缝、准直镜、色散元件成像物镜和探测相机，其基本原理如图2所示。目标光束首先经过前端成像物镜成像，随后被入射狭缝过滤；接着单个狭缝的光束被准直镜准直成平行光束；进入色散元件后，光束角度随波束的变化而变化，再经过成像物镜后在探测相机中形成二维色散图像。通过系统推扫，可以获取完整的三维光谱图像数据立方体。

色散元件主要分为棱镜和光栅两大类。由于棱镜色散率较低，因此，其色散光谱仪光谱波段一般仅为几十个，且光谱分辨率随波数变化较为明显；而光栅色散率较高，其光谱波段有数百个。美国多颗卫星搭载的高光谱成像仪均为光栅型。例如美国2000年发射的NEMO卫星所携带的近海海洋成像光谱仪，其0.4～2.4 μm谱段共有210个通道，包含1个可见光谱段色散型成像光谱仪和1个近红外谱段色散型成像光谱仪。

2.2.2 滤光型高光谱成像技术

采用滤光片滤光时，通常光谱分辨率较低，只能进行多光谱探测。近年来，随着电控滤光片（比如液晶调制滤光片和声光调制滤光片）的发展，滤光型高光谱成像技术发展迅速。图3所示为液晶调制滤光型高光谱成像仪。

该类仪器工作波段一般在可见光光谱近红外谱段，探测速度快，需要对目标进行凝视成像，因此多被应用于地面侦察，光谱分辨率一般可达5 nm。系统内部无狭缝，空间分辨率较高。我国发射的月球车中搭载一台液晶调制型高光谱成像仪，用于探测月球表面的物质。在军事侦察中，大多将其用于车载地面侦察。

2.2.3 干涉型高光谱成像技术

干涉型高光谱成像技术又称“傅里叶变换成像光谱技术”，系统无法直接探测目标场景光谱图像，而是利用系统中的干涉仪获取探测场景干涉图像，利用傅里叶变换解调出光谱信息，其原理如图4所示。系统中，干涉仪多采用迈克尔逊干涉仪、空间调制干涉仪等多种类型。干涉型高光谱成像技术在红外波段，尤其是远红外波段具有较高的信噪比，常被用于远红外高光谱成像探测。例如美国2000年发射的强力小卫星上搭载的一款干涉型高光谱成像仪，加拿大Telops公司近年来开发的远红外干涉成像光谱仪，均可用于军用飞机尾焰探测。

3 结束语

在信息化作战模式下，通过信息对抗夺取信息权成为战场致胜的焦点，军事伪装与侦查日益成为信息对抗的“前沿哨”。随着精确制导武器及“斩首行动”等精确打击方式的发展，许多国家逐渐实现了对多数目标的及时发现和摧毁，因此，针对伪装目标的侦查技术的发展至关重要。本文简单介绍了常用的光学侦察技术，并阐明了各种技术的应用背景及优缺点，随后重点介绍了高光谱成像技术这一新型的军事侦察技术，详细介绍了其工作原理及系统分类。

参考文献

[1]刘增灿，邓爱明，周学梅，等.目标侦测与伪装技术[J].四川兵工学报，2011，32（4）.

[2]范晋祥，岳艳军.军用红外成像系统新概念新体制的发展[J].红外与激光工程，2011，40（1）.

[3]袁文麟.多波段伪装材料[J].红外与激光工程，1994（2）.

[4]浦瑞良，宫鹏.高光谱遥感及其应用[M].北京：高等教育出版社，2000.

〔编辑：刘晓芳〕