The invention discloses a binocular imaging underwater spectral reflectance in-situ measurement device and measurement method, including binocular spectral imaging subsystem, underwater wide-spectrum LED light source, water attenuation coefficient measurement instrument, control unit, receiving end optical terminal, host computer and bracket; and the binocular spectral imaging subsystem includes two first underwater spectral imagery instruments with identical parameters and a bracket. Second underwater spectral imager; First underwater spectral imager and Second underwater spectral imager collect underwater target spectral image sequence synchronously; Water body attenuation coefficient measuring instrument is fixed on the bracket to measure the optical attenuation coefficient of water body. The first underwater spectral imager, the second underwater spectral imager, underwater wide spectrum LED light source and water body attenuation coefficient measuring instrument all have control unit. Elements are connected, control units are connected with optical terminals at the receiving end, and optical terminals at the receiving end are connected with the upper computer. The invention can realize in-situ, quantitative and accurate measurement of spectral reflectance of underwater target surface.
【技术实现步骤摘要】
一种双目成像式水下光谱反射率原位测量装置及测量方法
本专利技术涉及一种水下光谱反射率测量装置,尤其涉及一种双目成像式水下光谱反射率原位测量装置及测量方法。
技术介绍
物体表面的光谱反射率是物体表面所反射的光谱辐射能量与入射到物体表面的光谱辐射能量之间的比值,体现了物体表面对不同波长光的反射能力,是物体的本征属性之一。物体光谱反射率这一特性已经在卫星遥感、农业、食品、生物医学、军事等领域得到了非常广泛的应用,但是相关研究和应用主要还是集中在陆地和海面,而对于水下研究及应用相对较少。随着人类对海洋研究的不断深入,人们对于水下环境监测和探测的要求也在不断提高,世界各国科研人员正积极探索如何定量、准确地获取水下物体表面的光谱反射率,并基于此对海底物体(如海底表面的矿物、生物、人造物体)进行分类识别、对海洋生态环境进行更有效的监测。光谱成像技术将空间维度与光谱维度相结合,可以实现图谱合一,可以得到更直观、丰富、准确的物体信息,因此,通过水下光谱成像技术原位、定量获取水下物体表面的光谱反射率是一种十分有应用前景的探测手段。通常水下环境为微光甚至黑暗环境,需要采用水下人造光源对水下光谱成像进行辅助照明。然而,由于光在水中传输的过程中,水体(包括水、水中悬浮颗粒物、水中溶解物质等)会对光产生严重的吸收和散射衰减作用,导致光的能量整体减弱、能量在不同波长的相对分布发生变化,因此,需要对原始水下光谱图像进行水体衰减补偿以还原物体表面真实的光谱信息。美国专利(CN203444122U,USPatent8,767,205)提出了一种水下高光谱成像系统,并通过与水下测距装置协同工作 ...
【技术保护点】
1.一种双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,包括双目光谱成像子系统、水下宽光谱LED光源(3)、水体衰减系数测量仪(4)、控制单元(5)、接收端光端机(6)、上位机(7)、支架(8)等;其中,所述双目光谱成像子系统包括两台参数完全相同的第一水下光谱成像仪(1)和第二水下光谱成像仪(2),两者平行安装在支架(8)的左右两侧且前端面位于同一平面上;所述第一水下光谱成像仪(1)和第二水下光谱成像仪(2)同步采集水下目标物光谱图像序列;所述水体衰减系数测量仪(4)固定于支架(8)上,用于测量水体光学衰减系数,所述第一水下光谱成像仪(1)、第二水下光谱成像仪(2)、水下宽光谱LED光源(3)和水体衰减系数测量仪(4)均与控制单元(5)相连,控制单元(5)与接收端光端机(6)相连,接收端光端机(6)与上位机(7)相连。
【技术特征摘要】
1.一种双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,包括双目光谱成像子系统、水下宽光谱LED光源(3)、水体衰减系数测量仪(4)、控制单元(5)、接收端光端机(6)、上位机(7)、支架(8)等;其中,所述双目光谱成像子系统包括两台参数完全相同的第一水下光谱成像仪(1)和第二水下光谱成像仪(2),两者平行安装在支架(8)的左右两侧且前端面位于同一平面上;所述第一水下光谱成像仪(1)和第二水下光谱成像仪(2)同步采集水下目标物光谱图像序列;所述水体衰减系数测量仪(4)固定于支架(8)上,用于测量水体光学衰减系数,所述第一水下光谱成像仪(1)、第二水下光谱成像仪(2)、水下宽光谱LED光源(3)和水体衰减系数测量仪(4)均与控制单元(5)相连,控制单元(5)与接收端光端机(6)相连,接收端光端机(6)与上位机(7)相连。2.根据权利要求1所述的双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,所述第一水下光谱成像仪(1)和第二水下光谱成像仪(2)均包括光谱成像仪密封舱(15)以及安装在光谱成像仪密封舱(15)内的成像镜头(11)、液晶可调谐滤光片(10)、图像传感器(9)、对焦控制电路(12)和集线器(13);所述图像传感器(9)、液晶可调谐滤光片(10)和成像镜头(11)依次布置在同一光轴上;所述图像传感器(9)、液晶可调谐滤光片(10)、对焦控制电路(12)均通过集线器(13)与控制单元(5)相连,对焦控制电路(12)控制成像镜头(11)进行对焦。3.根据权利要求2所述的双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,所述成像镜头(11)采用电动对焦镜头。4.根据权利要求2所述的双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,所述图像传感器(9)采用微光相机。5.根据权利要求2所述的双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,所述图像传感器(9)与液晶可调谐滤光片(10)之间通过安装转像透镜组扩大成像视场。6.根据权利要求2所述的双目成像式水下光谱反射率原位测量装置,其特征在于,所述控制单元(5)包括控制单元密封舱(19)以及安装在控制单元密封舱(19)内的发送端光端机(16)、电源管理模块(17)和微型工控机(18);所述电源管理模块(17)为整个双目成像式水下光谱反射率原位测量装置提供工作电压;水体衰减系数测量仪(4)、第一水下光谱成像仪(1)、第二水下光谱成像仪(2)以...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋宏,吴超鹏,申屠溢醇,王文鑫,万启新,杨萍,方美芬,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。