[发明专利]一种地面成像光谱图像扫描系统及其使用方法

说明书

本发明属于地球科学技术领域，具体涉及一种地面成像光谱图像扫描系统。本发明包括黑箱、地面成像光谱仪、光源和传送带：以黑箱作为高光谱图像的扫描场景，将地面成像光谱仪相机固定于黑箱的上部，地面成像光谱仪相机的镜头深入黑箱内部；将两个光源安置于黑箱内部，两个光源的光线聚焦于地面成像光谱仪相机镜头正下方；采用传送带输送待测物体至黑箱内部进行地面成像光谱图像扫描，通过控制传送带的速度来控制图像扫描速度。本发明在地面成像高光谱图像获取时，能够尽可能地消除或减少外界环境干扰因素，获取高质量、信噪比稳定的地面成像光谱数据，同时提高数据采集的效率。

技术领域

本发明属于地球科学技术领域，具体涉及一种地面成像光谱图像扫描系统及其使用方法。

背景技术

随着高光谱仪器的不断发展，高光谱传感器的分辨率不断提高，其理论上的探测能力也在不断提高。目前，高光谱技术越来越受到各个行业的重视，应用范围囊括农、林、水、环、地、矿、油、医等各个领域。

为了有效发挥高光谱仪器的探测能力，获取高质量的高光谱数据至关重要。众所周知，高光谱数据获取的是被测物体的反射辐射或发射辐射，这两种物理量受外界干扰影响较大，尤其是在地面与天、空相比，光照条件的干扰因素更多。尽管采用辐射定标和校正能够对噪声进行一定程度的消减，但若外界光线变化较大或较频繁时会导致辐射校正难度加大，无法获得反映精确物理量的高光谱数据，从而影响到数据的探测能力，最终影响到探测结果的精度。

目前，地面成像高光谱数据获取多采用类似测绘领域的三角支架旋转平台，或者水平导轨平移推扫平台，用它们进行数据采集时很难不受外界光线的干扰，从而影响数据质量。另一方面，当需要测量的样品较多时，这些平台的效率较低，而效率较低的同时必然也会增加外面光线变化的几率，从而给后续的数据处理增加了难度。因此，如何在数据获取时就尽可能多地剔除干扰因素，获取高质量、信噪比稳定的地面成像光谱数据，是地面成像光谱技术应用的关键，尤其是进行定量化应用的基础。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：提出一种地面成像光谱图像扫描系统，在地面成像高光谱图像获取时，尽可能地消除或减少外界环境干扰因素，获取高质量、信噪比稳定的地面成像光谱数据，同时提高数据采集的效率。

本发明的技术方案如下所述：

一种地面成像光谱图像扫描系统，包括黑箱、地面成像光谱仪、光源和传送带：以黑箱作为高光谱图像的扫描场景，将地面成像光谱仪相机固定于黑箱的上部，地面成像光谱仪相机的镜头深入黑箱内部；将两个光源安置于黑箱内部，两个光源的光线聚焦于地面成像光谱仪相机镜头正下方；采用传送带输送待测物体至黑箱内部进行地面成像光谱图像扫描，通过控制传送带的速度来控制图像扫描速度。

作为优选方案：所述黑箱为半封闭的黑箱，其安装在传送带上方，使传送带能够载着待测物体进出黑箱；黑箱内部的高度大于地面成像光谱仪相机的焦距；黑箱在待测物体进出的位置，设有能够调节高度的活动挡板，活动挡板与传送带的垂直距离略大于待测物体高度。

作为优选方案：地面成像光谱仪相机大部分结构在黑箱外，相机镜头伸入黑箱内，封闭相机与黑箱的连接处。

作为优选方案：地面成像光谱仪相机搭载于设置在黑箱上部的升降设备上，调节地面成像光谱仪相机的镜头与待测物体表面顶点处的的垂直距离为地面成像光谱仪相机的镜头焦距。所述升降设备可以为装有升降转轮的小平台。

作为优选方案：所述传送带的传输速度通过变频电机调节。

上述地面成像光谱图像扫描系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤S1

测量待测物体高度；调节黑箱活动挡板高度，使其与传送带的垂直距离略大于待测物体高度；调节升降设备，使黑箱内地面成像光谱仪相机的镜头与待测物体上表面的垂直距离为地面成像光谱仪相机的镜头焦距；

步骤S2