[发明专利]一种多波段共光路图谱联合遥感测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感测量技术领域，更具体地，涉及一种多波段共光路图谱联合遥感测量系统及方法。

背景技术

按照电磁波谱的结构和特性，目标红外信息是指红外谱段传感器获取的目标与背景辐射、反射和散射特性的差异，它包括短、中、长波红外各精细光谱(线)波段的辐射、反射和散射特性。与单谱段的目标背景信息相比，多个精细谱段信息更能全面而准确地反映目标与背景本身固有的特性。常规探测手段一般使用单谱段成像探测方法，在较宽的谱段上采集目标/背景能量，此时目标往往淹没于复杂的背景杂波之中或被干扰，信号非常微弱，信噪比、信杂比很低。

图谱联合设备把目标红外光谱和红外成像信息结合起来，利用目标在红外光谱谱线上的独特的光谱特征，可以大大提高目标的可探测性。该技术广泛应用于遥感领域，为研究各种目标背景的光谱特性，进而对场景进行分类、监视与目标探测识别提供数据基础。

国内外都非常重视研发此类图谱联合设备。目前，常用的图谱联合设备为成像光谱仪。此类成像光谱仪一般安装在飞行器上，其扫描转镜旋转，使接收的瞬时视场作垂直于飞行方向的运动，从而实现扫描。由于飞行器的前向运动，成像光谱仪即完成二维扫描，地物景象被逐点扫过，并逐点分波段测量，从而获得多光谱的遥感图像信息。例如美国JPL实验室完成的AVIPIS系统和美国GER公司GERIS系统以及国内中科院上海技术物理研究所研究的PHI推扫式成像光谱仪系统。此类系统能够提供丰富的二维空间信息及第三维的光谱数据，即二维空间成像的每一点都可以提取光谱信息。但是这种设备提取目标场景的图像立方体数据，信息处理量非常大，空间分辨率较低，适用于静止目标的测量，对于运动目标难以应付，且价格昂贵，一般用户难以接受。

在许多实际应用中，静止的地物和天空背景的光谱并不需要实时获取，而需要利用光谱特性对场景中运动目标(时变对象)或局部区域进行自动实时地检测识别探测识别，如空中的飞机、海上的船舶、行驶中的车辆、火灾、爆炸等。

在相关专利中，国内的华中科技大学申请并授权的“一种图谱一体化的时变对象光谱信息获取方法与装置”(ZL200910272679.9)和“一种多波段动目标光谱特征探测识别方法和装置”(ZL201110430969.9)采用两个镜头组合实现图谱联合的方式，设备体积大；采用平面红外窗口，视场小；测量方法针对单个运动目标，没有一种智能化的自动控制策略指导遥感测量过程。

对于上述多个运动目标和时变对象的自动检测与光谱识别，目前常用的光谱成像设备存在以下缺点：(1)不适于场景中局部区域的光谱测量；(2)不能实现多个运动目标的自动跟踪测谱；(3)不能进行目标光谱的在线处理与识别；(4)数据量大、速度慢且价格昂贵。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多波段共光路图谱联合遥感测量系统及方法，其目的在于实现对动目标或者局部区域的多波段共光轴的图谱联合测量，由此解决弱小目标、动目标的探测与识别的技术问题。

本发明提供了一种多波段共光路图谱联合遥感测量系统，由防护性的壳体包裹，包括红外窗口、二维转镜、平面反射镜、反射式多波段红外镜头、傅里叶干涉光谱模块、图谱联合处理模块、电源模块、制冷模块和显示模块；所述红外窗口与壳体连接，用于透过目标场景中的红外光线；所述二维转镜固定安装在所述壳体内部，所述二维转镜的中心与所述红外窗口的视场中心轴重合，所述二维转镜的镜面与所述红外窗口的视场中心轴成45°放置，用于跟踪目标场景中动目标，实现局部区域以及多目标采样；所述平面反射镜的中心与所述二维转镜的中心在同一水平高度，所述平面反射镜的镜面与所述二维转镜的镜面平行；所述反射式多波段红外镜头的中心轴与所述平面反射镜的中心重合，用于多波段的红外光线聚焦，并实现成像与光谱测量共光路；所述傅里叶干涉光谱模块的光信号输入端与所述反射式多波段红外镜头连接，所述傅里叶干涉光谱模块的电信号输出端与所述图谱联合处理模块连接，用于获取红外光谱数据；所述图谱联合处理模块与所述反射式多波段红外镜头连接，用于实现图谱联合处理；所述电源模块、制冷模块和显示模块分别与所述图谱联合处理模块连接。

其中，所述二维转镜包括平面反射镜、二维转台和伺服电机；所述平面反射镜放置在所述二维转台上，并通过转台上的卡槽固定；所述伺服电机的两个驱动轴分别与所述二维转台俯仰轴以及旋转轴机械连接。