本發(fā)明涉及一種推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀，更具體的涉及一種同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀，屬于光譜圖像探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高光譜圖像探測技術(shù)，是近代遙感的骨干技術(shù)，具有信息量大，探測敏感度高，探測內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，能探測目標(biāo)區(qū)域的微弱或隱性成分的蹤跡，其工作原理為：目標(biāo)物自行發(fā)光或受到外界能量輻射后，按照各自材料的特性發(fā)出熒光、反射、吸收、透射、折射光等光譜，向周圍空間輻射，高光譜成像儀搭載在無人機(jī)上，隨無人機(jī)飛行方向，垂直向地面，對地面目標(biāo)進(jìn)行推掃探測，采集這些輻射光譜信息，經(jīng)過與照射光源的對比運(yùn)算，解析出目標(biāo)的特征光譜信息，樣品的反射率計(jì)算方式為：

K=kc（Io-Da）/Ic-Db，

其中K---反射率，kc---光源輻射修正系數(shù)，Io---樣品光強(qiáng)，Da---目標(biāo)探測器暗電流噪聲值，Db---光源探測器暗電流噪聲值，Ic---光源光強(qiáng)。而在上述參數(shù)中，Ic由光源基準(zhǔn)探測器完成采集后，存儲(chǔ)在信息處理器中，進(jìn)行樣品反射率分析時(shí)，再提取此數(shù)據(jù)。

在實(shí)際的機(jī)載探測作業(yè)中，成像光譜儀收到的信號(hào)，主要是目標(biāo)成分被陽光和天光照射后輻射出的綜合信號(hào)。然而，當(dāng)作為光源的陽光或天光會(huì)受到氣候和時(shí)間的影響，產(chǎn)生強(qiáng)度和波長變化時(shí)，目標(biāo)被照物的輻射光也同步發(fā)生變化，因而導(dǎo)致探測數(shù)據(jù)的較大偏離。為矯正這種輻射偏離，通常采用插入?yún)⒖及搴屯饧营?dú)立輻射計(jì)的矯正辦法，這些方法均存在諸如結(jié)構(gòu)繁瑣，校正精度差等不足的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的： 本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在照明條件多變的環(huán)境下避免探測數(shù)據(jù)偏離，確保高矯正精度同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀。

技術(shù)方案： 本發(fā)明提供的第一個(gè)技術(shù)方案為：一種帶同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀，包括目標(biāo)光譜圖像探測器和與所述目標(biāo)光譜圖像探測器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的圖像處理器，所述目標(biāo)光譜圖像探測器包括攝影鏡頭、光譜分光器和圖像探測器，所述光譜分光器與所述攝影鏡頭相對的一端設(shè)置信號(hào)采集狹縫，還包括參考光采集器和曲面反射鏡，所述參考光采集器設(shè)置于所述無人機(jī)的上部無遮擋處，所述曲面反射鏡設(shè)置于所述光譜分光器的信號(hào)采集狹縫的一端，所述參考光采集器的光信號(hào)通過光纖傳導(dǎo)至所述曲面反射鏡的凹面，經(jīng)所述曲面反射鏡反射并聚焦到所述光譜分光器的信號(hào)采集狹縫的端部。

本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，所述參考光采集器為帶有余弦矯正且對光源方向不敏感的采集器。

有益效果：本發(fā)明提供的同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀及方法，對目標(biāo)圖像光信號(hào)和參考光信號(hào)同時(shí)記錄在同一個(gè)探測器里，實(shí)現(xiàn)同步探測，同步存儲(chǔ)，因此其曝光量、暗電流噪聲值、相機(jī)溫度特性、探測時(shí)間等多種參量都一致，避免探測數(shù)據(jù)偏離，尤其是參考光的同步采集和利用，避免了大量因氣候變化而導(dǎo)致的探測誤差和環(huán)境條件局限對探測精度的影響，有利于數(shù)據(jù)運(yùn)算精確，特別適合具有高密度波段高光譜圖像信號(hào)的推掃采集。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的目標(biāo)圖像光信號(hào)和參考光信號(hào)在狹縫中占有區(qū)域的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

實(shí)施例1：本實(shí)施例提供一種同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括參考光采集器1、目標(biāo)光譜圖像探測器2、曲面反射鏡6和與所述目標(biāo)探測器2進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的圖像處理器。

目標(biāo)光譜圖像探測器2為常規(guī)的目標(biāo)光譜圖像探測器，包括攝影鏡頭3、光譜分光器4和圖像探測器5，所述光譜分光器4與所述攝影鏡頭3相對的一端設(shè)置信號(hào)采集狹縫7，此狹縫為鏤空或前面覆蓋透明介質(zhì)，介質(zhì)可以采用玻璃或者樹脂，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

參考光采集器1為帶有余弦矯正且對光源方向不敏感的采集器，設(shè)置于所述無人機(jī)的上部無遮擋處，實(shí)時(shí)采集參考光信號(hào)。

因?yàn)楣庾V分光器4的信號(hào)采集狹縫7十分細(xì)小，而參考光采集器1的傳導(dǎo)光纖端面結(jié)構(gòu)較大，若直接將參考光信號(hào)緊貼狹縫7，直接耦合，將會(huì)遮擋與之相鄰的目標(biāo)成像光信號(hào)，因此，本實(shí)施例采用了曲面反射鏡6，曲面反射鏡6傾斜設(shè)置于所述光譜分光器4的信號(hào)采集狹縫7的一端，其凹面正對信號(hào)采集狹縫7。曲面反射鏡6的位置設(shè)定需要經(jīng)過精確調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：參考光采集器1的光信號(hào)通過光纖傳導(dǎo)的出射光線至所述曲面反射鏡6的凹面，經(jīng)所述曲面反射鏡6反射后聚焦到所述光譜分光器4的信號(hào)采集狹縫7的端部位置。而且，本實(shí)施例采用的曲面反射鏡6具有全光譜段消色差和聚焦功能。

本實(shí)施例提供的同步輻射矯正的推掃式無人機(jī)載高光譜圖像探測儀的探測方法，步驟如下：

S1、目標(biāo)光譜圖像探測器2的攝影鏡頭3采集目標(biāo)圖像光信號(hào)，并將目標(biāo)圖像光信號(hào)傳送至信號(hào)采集狹縫7處。

同時(shí)，參考光采集器1采集參考光信號(hào)，并將所述參考光信號(hào)傳送至所述光譜分光器4的信號(hào)采集狹縫7處。上述兩種光信號(hào)并列但不混合，同時(shí)投射到采集狹縫處，兩種光信號(hào)投射示意圖如圖2所示，x方向標(biāo)示狹縫上的對應(yīng)位置，y方向標(biāo)示對應(yīng)的光譜波段，可以看到參考光信號(hào)占據(jù)了狹縫x方向的V段，目標(biāo)圖像光信號(hào)占據(jù)了狹縫x方向的W段。

S2、目標(biāo)圖像光信號(hào)與參考光信號(hào)同時(shí)經(jīng)過信號(hào)采集狹縫7傳送至光譜分光器4，將信號(hào)合成至同一圖像幀中經(jīng)過圖像探測器5后傳入圖像處理器就進(jìn)行存儲(chǔ)。

在圖像幀中，目標(biāo)圖像光信號(hào)和參考光信號(hào)各占有固定的區(qū)域。

S3、在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，打開圖像幀，同時(shí)提取目標(biāo)圖像光信號(hào)與參考光信號(hào)直接進(jìn)行處理，就可以用來對全圖進(jìn)行諸如反射率等項(xiàng)目的運(yùn)算，無需再做參考光文件的時(shí)間匹配，相對輻射校正等運(yùn)算。

例如：提取目標(biāo)圖像光信號(hào)與參考光信號(hào)直接進(jìn)行處理時(shí)，對目標(biāo)樣品反射率的計(jì)算方式為：

K=Io-D/aIc-D，

其中，Io 為目標(biāo)圖像光信號(hào)強(qiáng)度，Ic 為參考光信號(hào)強(qiáng)度，a為光源導(dǎo)入系數(shù)，D為探測器暗電流噪聲值。

S4、在參考光采取區(qū)設(shè)立感興趣區(qū)域ROI，對感興趣區(qū)域ROI的參考光信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，根據(jù)該區(qū)域光強(qiáng)的變化，為數(shù)據(jù)處理器提供反饋數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器自動(dòng)調(diào)整目標(biāo)光譜圖像探測器（2）的參數(shù)，對目標(biāo)圖像光信號(hào)的采集實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)輻射矯正。

在某些自動(dòng)控制曝光量的系統(tǒng)中，可以通過在目標(biāo)光譜圖像探測器2的攝影鏡頭3的采集過程中，通過在參考光采取區(qū)設(shè)立感興趣區(qū)域（ROI），根據(jù)該區(qū)域光強(qiáng)的變化，由電腦系統(tǒng)或微處理器自動(dòng)調(diào)整探測器的曝光參數(shù)，使其獲得一致的曝光效果，達(dá)到光譜圖像探測動(dòng)態(tài)輻射校正的目的。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。