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摘 要：地雷作为一种防御性武器，在多次战争中被大量应用，这也导致地雷在很多区域都有大量遗留，对人们的生活造成严重威胁，所以需要采取合理措施对这些地雷进行探测和排除。基于对红外热成像技术应用原理的研究，结合对当前已经生产出了一些地雷探测技术的了解，本文提出了红外热成像技术在地雷探测中的应用方式，实现对遗留地雷的全面有效排除。
关键词：红外热成像技术；地雷探测；应用方法
一、红外热成像技术在地雷探测中的应用原理
红外热成像技术经过多年发展和改进，当前该项技术已经趋于成熟，并在实践过程中取得了良好的应用效果，这种技术的原理为，埋设的地雷与土壤的背景热惯量存在明显差异，应用红外图像处理技术能够探测到这种不同的热惯量，经过图像处理后能够实现对地雷位置的精准确定[1]。在当前的红外热成像技术中，存在兩种技术应用方式，一种是红外行扫描技术，另一种为二类组件热成像技术。前者在应用过程中，会应用单元型或者多元型的探测器，让探测器以及相关联的光学元件进行运动成像，后者为将整个区域构建成红外场景，应用电子束对整个红外场进行扫描，最终实现对整个区域的地雷探测。
二、红外热成像技术在地雷探测中的的应用方式
（一）红外成像系统介绍
1 主动红外成像系统
红外成像系统的红外波段为0.76～1.2μm，这种方式的作用原理为探测自然景观与人造事物之间的反射情况，这两类物体由于反射情况有很大差别，所以应用该项技术能够获取高对比度的图像。在该项技术的应用中，通常应用较为狭窄的光束对目标区域进行照射，原因在于红外光在大气的作用线散失程度更小，所以在夜间能够取得很好的应用效果。但是该技术在应用过程中，需要配置红外光源，在很大程度上降低了探测设备的隐蔽性。
2 被动红外成像系统
被动红外成像系统顾名思义，系统本身不发射红外光，依据地雷与周边区域之间热辐射的不同进行地雷探测，这种技术应用的红外波段为3～14μm，在系统的运行过程中应用光电系统绘制出场景图像，这种技术在具体的应用中需要满足以下三个条件：（1）红外辐射条件。这要求入射进探测器的红外光波长与系统的工作波长向匹配，并且入射的辐射强度要较高，从而让系统能够准确识别。（2）辐射对比度要求。辐射对比度有两种方式，一种是辐射强度上的对比，另一种为辐射功率上的对比，无论哪种方式，计算方法都是探测目标和背景辐射参数的差值与目标辐射参数和背景辐射参数和值的比值。（3）目标线度要求。当被检测目标线度较小时，红外成像系统很难对目标进行精准探测，所以在探测系统的工作过程中，需要保证被探测目标的线度能够满足相关要求[4]。
（二）识别目标的条件
在红外成像地雷探测系统的设计和建设中，通常包含4个部分，即光学系统、探测器、显示器和信号处理系统，在红外成像装置的运行过程中，与常规光学探测系统存在明显差异，表现为当红外探测系统发现目标时，温度越高则生成图像的灰度值越大，表现为相关区域的处于高亮状态。在图像的显示过程中，系统会将探测过程中的光信号转变为电信号，将这种电信号进行放大处理后再转变为光信号，最终生成红外图像，这就要求被探测目标需要与周边环境之间存在一定温差，让探测系统能够对相关内容进行有效探测。
（三）探测系统的运行机理
在地雷的埋设过程中，地雷的埋设深度可分为两种形式，一种为地表埋设的地雷，另一种为在土层中埋设的地雷，对于地表埋设的地雷来说，更容易与环境产生温差，红外探测技术往往能够取得更好的探测效果。而对于深层埋设的地雷来说，由于土层发生了变化，这种变化在很长一段时间内无法复原，所以该区域中也容易产生温差。例如对于埋设深度在10～20cm深度的地雷，在埋设的过程中地雷本身会阻断土层中原有的水汽通道，会导致地雷上方的土层中含水量下降，致使该部分的温度更容易上升与下降，从而与周边区域的温度产生很大不同，另外该区域通常情况下植物覆盖效果更差，这种现象进一步加大了地雷埋设区域与周边环境之间的温差，所以应用红外地雷探测系统能够取得更好的探测效果[5]。
（四）图像处理系统设计
1 空间几何分布
空间几何特征是指地雷的轮廓特征，对于各类地雷来说，圆形通常为系统中的主要轮廓，所以可以充分应用地雷的空间几何分布方式将地雷与北京进行有效识别。在当前的地雷探测工作中，已经开始推行对地雷场的全面扫描工作，并在扫描过程中对整个区域的地雷分布情况进行绘制。在这种技术的建设和应用中，红外探测装置的分辨率需要被全面提升与设计，通常情况下，当扫描到的图像像素高于40～50时，可以在获取的图像上很好地展示被探测物体的轮廓，当发现轮廓为圆形时可以确定该地点上埋设了地雷。
2 空间排列特征
在当前的地雷探测工作中，会将整篇区域视作地雷的待测雷场，在提升探测效率的同时，也能够让探测的精度获得充足提高。另外在具体的探测过程中，为了能够提升地雷排除人员的工作效率，探测系统需要能够对系统中的非地雷点进行排除，所以在系统的运行过程中，需要应用地雷排列的空间排列特征对非地雷点位进行排除。在地雷场中的地雷埋设过程中，地雷之间的空间排列特征包括三角形、梯形、梅花形、菱形等形状特征，并且为了取得更大的杀伤效果，在地雷的埋设过程中还需要从地雷排列的间距角度出发进行地雷埋设位置的设计，所以在红外扫描系统的设计和运行中，可以应用这种方式探究被测目标的空降排列特征，当发现获取的数据与相关模型不能重合时，可以对这些点位进行排除。
（五）地雷识别专家系统建设
在红外图像先的地雷识别系统建设中，最终的目的为建成检测过程中的专家系统，这该系统的运行过程中能够实现对地雷区域以及整片区域中地雷分布情况的精准确定。在该系统的建设过程中，硬件系统的功能为收集相应的地雷分布参数，该过程会应用地雷的空间几何特征、空间排列特征整合相关区域的地雷分布情况，另外在技术的应用中还会探究地雷的灰度特征，以对相关区域中的地雷分布情况进行探究。在硬件系统建设的同时，也需要进行软件系统开发，在软件系统的开发过程中，需要能够以硬件系统获取的数据为基础，对探测到的目标点位进行对比与分析，并且当发现系统中的相关点位不能满足地雷的空间几何以及空间排列模型时，对这些点位进行去除，以提升地雷排除过程的效率。
结论：综上所述，在当前的地雷探测过程中，已经开始应用红外热成像技术完成相关工作，在该技术的应用中，可以应用地雷的空间几何、空间排列和灰度特征提高探测的准确度，并应用软件系统对不满足相关特征要求的探测点位进行消除，提高整个探测过程的精确度。
参考文献
[1]缪安铌.多光谱远距离雷场探测系统的研究与设计[D].南京理工大学，2017.
[2]苗青.红外热成像在地雷探测中的应用研究[D].中北大学，2016.
[3]鹿红星.红外成像技术在地雷探测中的应用[J].红外，2004（07）：7-11.
[4]孙强，吴薇，王健，刘建卓，董科研，孙金霞.单幅红外图像上的地雷检测[J].光电工程，2009，36（02）：45-49.
[5]刘明，是湘全.微波增强红外探测技术在地雷探测中的应用[J].南京理工大学学报（自然科学版），2007（06）：762-765.
（作者单位：陆军工程大学训练基地）
关键词：红外热成像技术；地雷探测；应用方法
一、红外热成像技术在地雷探测中的应用原理
红外热成像技术经过多年发展和改进，当前该项技术已经趋于成熟，并在实践过程中取得了良好的应用效果，这种技术的原理为，埋设的地雷与土壤的背景热惯量存在明显差异，应用红外图像处理技术能够探测到这种不同的热惯量，经过图像处理后能够实现对地雷位置的精准确定[1]。在当前的红外热成像技术中，存在兩种技术应用方式，一种是红外行扫描技术，另一种为二类组件热成像技术。前者在应用过程中，会应用单元型或者多元型的探测器，让探测器以及相关联的光学元件进行运动成像，后者为将整个区域构建成红外场景，应用电子束对整个红外场进行扫描，最终实现对整个区域的地雷探测。
二、红外热成像技术在地雷探测中的的应用方式
（一）红外成像系统介绍
1 主动红外成像系统
红外成像系统的红外波段为0.76～1.2μm，这种方式的作用原理为探测自然景观与人造事物之间的反射情况，这两类物体由于反射情况有很大差别，所以应用该项技术能够获取高对比度的图像。在该项技术的应用中，通常应用较为狭窄的光束对目标区域进行照射，原因在于红外光在大气的作用线散失程度更小，所以在夜间能够取得很好的应用效果。但是该技术在应用过程中，需要配置红外光源，在很大程度上降低了探测设备的隐蔽性。
2 被动红外成像系统
被动红外成像系统顾名思义，系统本身不发射红外光，依据地雷与周边区域之间热辐射的不同进行地雷探测，这种技术应用的红外波段为3～14μm，在系统的运行过程中应用光电系统绘制出场景图像，这种技术在具体的应用中需要满足以下三个条件：（1）红外辐射条件。这要求入射进探测器的红外光波长与系统的工作波长向匹配，并且入射的辐射强度要较高，从而让系统能够准确识别。（2）辐射对比度要求。辐射对比度有两种方式，一种是辐射强度上的对比，另一种为辐射功率上的对比，无论哪种方式，计算方法都是探测目标和背景辐射参数的差值与目标辐射参数和背景辐射参数和值的比值。（3）目标线度要求。当被检测目标线度较小时，红外成像系统很难对目标进行精准探测，所以在探测系统的工作过程中，需要保证被探测目标的线度能够满足相关要求[4]。
（二）识别目标的条件
在红外成像地雷探测系统的设计和建设中，通常包含4个部分，即光学系统、探测器、显示器和信号处理系统，在红外成像装置的运行过程中，与常规光学探测系统存在明显差异，表现为当红外探测系统发现目标时，温度越高则生成图像的灰度值越大，表现为相关区域的处于高亮状态。在图像的显示过程中，系统会将探测过程中的光信号转变为电信号，将这种电信号进行放大处理后再转变为光信号，最终生成红外图像，这就要求被探测目标需要与周边环境之间存在一定温差，让探测系统能够对相关内容进行有效探测。
（三）探测系统的运行机理
在地雷的埋设过程中，地雷的埋设深度可分为两种形式，一种为地表埋设的地雷，另一种为在土层中埋设的地雷，对于地表埋设的地雷来说，更容易与环境产生温差，红外探测技术往往能够取得更好的探测效果。而对于深层埋设的地雷来说，由于土层发生了变化，这种变化在很长一段时间内无法复原，所以该区域中也容易产生温差。例如对于埋设深度在10～20cm深度的地雷，在埋设的过程中地雷本身会阻断土层中原有的水汽通道，会导致地雷上方的土层中含水量下降，致使该部分的温度更容易上升与下降，从而与周边区域的温度产生很大不同，另外该区域通常情况下植物覆盖效果更差，这种现象进一步加大了地雷埋设区域与周边环境之间的温差，所以应用红外地雷探测系统能够取得更好的探测效果[5]。
（四）图像处理系统设计
1 空间几何分布
空间几何特征是指地雷的轮廓特征，对于各类地雷来说，圆形通常为系统中的主要轮廓，所以可以充分应用地雷的空间几何分布方式将地雷与北京进行有效识别。在当前的地雷探测工作中，已经开始推行对地雷场的全面扫描工作，并在扫描过程中对整个区域的地雷分布情况进行绘制。在这种技术的建设和应用中，红外探测装置的分辨率需要被全面提升与设计，通常情况下，当扫描到的图像像素高于40～50时，可以在获取的图像上很好地展示被探测物体的轮廓，当发现轮廓为圆形时可以确定该地点上埋设了地雷。
2 空间排列特征
在当前的地雷探测工作中，会将整篇区域视作地雷的待测雷场，在提升探测效率的同时，也能够让探测的精度获得充足提高。另外在具体的探测过程中，为了能够提升地雷排除人员的工作效率，探测系统需要能够对系统中的非地雷点进行排除，所以在系统的运行过程中，需要应用地雷排列的空间排列特征对非地雷点位进行排除。在地雷场中的地雷埋设过程中，地雷之间的空间排列特征包括三角形、梯形、梅花形、菱形等形状特征，并且为了取得更大的杀伤效果，在地雷的埋设过程中还需要从地雷排列的间距角度出发进行地雷埋设位置的设计，所以在红外扫描系统的设计和运行中，可以应用这种方式探究被测目标的空降排列特征，当发现获取的数据与相关模型不能重合时，可以对这些点位进行排除。
（五）地雷识别专家系统建设
在红外图像先的地雷识别系统建设中，最终的目的为建成检测过程中的专家系统，这该系统的运行过程中能够实现对地雷区域以及整片区域中地雷分布情况的精准确定。在该系统的建设过程中，硬件系统的功能为收集相应的地雷分布参数，该过程会应用地雷的空间几何特征、空间排列特征整合相关区域的地雷分布情况，另外在技术的应用中还会探究地雷的灰度特征，以对相关区域中的地雷分布情况进行探究。在硬件系统建设的同时，也需要进行软件系统开发，在软件系统的开发过程中，需要能够以硬件系统获取的数据为基础，对探测到的目标点位进行对比与分析，并且当发现系统中的相关点位不能满足地雷的空间几何以及空间排列模型时，对这些点位进行去除，以提升地雷排除过程的效率。
结论：综上所述，在当前的地雷探测过程中，已经开始应用红外热成像技术完成相关工作，在该技术的应用中，可以应用地雷的空间几何、空间排列和灰度特征提高探测的准确度，并应用软件系统对不满足相关特征要求的探测点位进行消除，提高整个探测过程的精确度。
参考文献
[1]缪安铌.多光谱远距离雷场探测系统的研究与设计[D].南京理工大学，2017.
[2]苗青.红外热成像在地雷探测中的应用研究[D].中北大学，2016.
[3]鹿红星.红外成像技术在地雷探测中的应用[J].红外，2004（07）：7-11.
[4]孙强，吴薇，王健，刘建卓，董科研，孙金霞.单幅红外图像上的地雷检测[J].光电工程，2009，36（02）：45-49.
[5]刘明，是湘全.微波增强红外探测技术在地雷探测中的应用[J].南京理工大学学报（自然科学版），2007（06）：762-765.
（作者单位：陆军工程大学训练基地）