一种成像光谱仪计算目标位置的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种成像光谱仪计算目标位置的方法，通过对在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像计算其对应的光斑成像位置，然后将计算得到的多个光斑成像位置值取加权平均数，将加权平均数作为光斑成像的最终位置值。本申请的技术方案采用多张目标图像的光斑成像位置的加权平均数作为最终目标位置，有效的避免了由于光斑位置的波动造成的计算误差，保证目标位置的计算精度，一定程度提高了定位的准确性，提高了成像光谱仪的系统精度，进而提高成像光谱仪的测量精度。此外，本发明专利技术实施例还针对成像光谱仪计算目标位置的方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。

Method and device for calculating target position of imaging spectrometer

The invention discloses a implementation method of calculating the position of the target imaging spectrometer, spot imaging position through the target image to obtain the imaging spectrometer acquisition in the preset time of the corresponding integral calculation, then the multiple spot imaging position calculated from the weighted average, the weighted average as the final position of the spot image the value of. The technical scheme for weighted by a plurality of target image spot imaging position average as the final target position, effectively avoids the calculation error caused by the fluctuation of the spot position, to ensure the accuracy of target position, to a certain extent to improve the accuracy of positioning, improve the system accuracy of imaging spectrometer, and then improve the measurement the accuracy of imaging spectrometer. In addition, the embodiment of the invention also provides the corresponding realization device for the method of calculating the position of the target by the imaging spectrometer, and further makes the method more practical.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像光谱仪应用
，特别是涉及一种成像光谱仪计算目标位置的方法及装置。
技术介绍
传统的成像系统只能获得目标景物的空间图像信息，传统的光谱仪是通过得到随着波长变化的辐射强度曲线的光谱信息来确定物质特性，从而得到目标光谱信息。成像光谱技术将光学成像技术与光谱探测技术相结合形成了新型遥感技术，解决了传统光学成像仪有像无谱和传统光谱仪有谱无像的问题。成像光谱仪，也叫高光谱分辨率遥感，其光学系统由前置望远系统与光谱成像系统组成，通过入射狭缝将二者组合在一起。光学成像系统在获得被测目标的空间信息时，通过光谱系统把被测物体的辐射分解成不同波长的辐射，每一个像元可在一个光谱范围内获得几十甚至几百个连续的窄波段信息，能够将这些信息转化为一条平滑而且连续的光谱曲线，从而通过对光谱曲线的分析进行物质的识别与分类。由于成像光谱仪测量精度受光学系统畸变、相机输出信号、电子随机噪声、目标位置计算精度、零件加工精度误差、系统装调精度误差、温度漂移、系统定标误差等众多因素影响，为了保证成像光谱仪系统整体精度，就需在上述影响精度的因素中各自定义其精度范围。在对成像光谱仪进行定标过程中，计算目标位置对于光谱仪精度的影响至关重要，分配到图像处理算法的计算目标精度指标要优于0.1个像素。举例来说，图1为中阶梯成像光谱仪谱图矩阵，右图为左图局部放大显示的原始数据，第一行对应图像中位置的x坐标，第一列为对应图像中位置的y坐标，非零数据为该位置对应的波长(单位为mm)。从右图表格中可见，有效光谱相邻很近，如果在x方向上误差大于0.5个像素(这些误差主要为定标时计算目标精度误差、非定标点位置处修正误差、温度漂移造成像面位置漂移误差、元件之间位置变动造成像面位置偏差以及实时读取目标位置计算精度误差)，成像光谱仪测量结果就会出错；在y方向上误差大于0.5个像素，测量结果精度就会降低一倍。可见，目标位置的准确度很大程度上影响着成像光谱仪的测量精度。通过以上分析，定标时分配到在x方向计算位置精度控制在0.1个像素是非常必要的。在成像光谱仪采集相机输出的图像信号时，图像中夹杂着一定程度的电子噪声，同时光学系统成像受大气扰动的影响，目标位置会存在一定程度的波动，故如何在存在诸如上述不可避免的影响因素下保证计算目标位置精度，是本领域人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种成像光谱仪计算目标位置的方法及装置，保证目标位置的计算精度，一定程度提高了定位的准确性，提高了成像光谱仪的系统精度，进而提高成像光谱仪的测量精度。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种成像光谱仪计算目标位置的方法，包括：分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像；根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置；将各所述光斑成像位置对应的数值取加权平均数，以完成目标位置的计算。优选的，所述分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像为：分别在各所述积分时间内获取所述成像光谱仪采集预设幅数的子图像；从各所述积分时间对应的子图像中根据预设的方式选择一幅子图像作为相应积分时间的目标图像。优选的，所述从各所述积分时间对应的子图像中根据预设的方式选择一幅子图像作为相应积分时间的目标图像为：根据第二预设公式分别计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置；从各所述子图像的光斑成像位置对应的数值中选择数值为中值的子图像；将光斑成像位置数值为中值的子图像作为相应积分时间的目标图像。优选的，所述根据第二预设公式分别计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置为：根据标准重心公式计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置。优选的，所述根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置为：根据标准重心公式计算各所述积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置。优选的，所述各预设积分时间为多个数值不同的积分时间。优选的，所述积分时间为：0.1ms，0.2ms，0.5ms，1ms，2ms，5ms，10ms，20ms以及50ms。本专利技术实施例另一方面还提供了一种的成像光谱仪计算目标位置的装置，包括：获取信息模块，用于分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像；计算模块，用于根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置；将各所述光斑成像位置对应的数值取加权平均数，以完成目标位置的计算。优选的，所述获取信息模块包括：获取子图像单元，用于分别在各所述积分时间内获取所述成像光谱仪采集预设幅数的子图像；确定目标图像单元，用于从各所述积分时间对应的子图像中根据预设的方式选择一幅子图像作为相应积分时间的目标图像。优选的，所述确定目标图像单元包括：计算子单元，用于根据第二预设公式分别计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置；确定子单元，用于从各所述子图像的光斑成像位置对应的数值中选择数值为中值的子图像；将光斑成像位置数值为中值的子图像作为相应积分时间的目标图像。本专利技术实施例提供了一种成像光谱仪计算目标位置的方法，通过对在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像计算其对应的光斑成像位置，然后将计算得到的多个光斑成像位置值取加权平均数，将加权平均数作为光斑成像的最终位置值。由于成像光谱仪光学系统受大气扰动造成的光斑位置的浮动，而且图像中不可避免的存在一定程度的电子噪声，故在仅对光斑成像进行一次测量便确定光斑成像的位置，往往是不准确的。本申请的技术方案采用多张目标图像的光斑成像位置的加权平均数作为最终目标位置，有效的避免了上述问题，保证目标位置的计算精度，一定程度提高了定位的准确性，提高了成像光谱仪的系统精度，进而提高成像光谱仪的测量精度。此外，本专利技术实施例还针对成像光谱仪计算目标位置的方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的中阶梯成像光谱仪谱图矩阵；图2为本专利技术实施例提供的一个示例性应用场景的框架示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种成像光谱仪计算目标位置方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种成像光谱仪计算目标位置方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的成像光谱仪计算目标位置装置的一种具体实施方式结构图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像光谱仪计算目标位置的方法，其特征在于，包括：分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像；根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置；将各所述光斑成像位置对应的数值取加权平均数，以完成目标位置的计算。

【技术特征摘要】
1.一种成像光谱仪计算目标位置的方法，其特征在于，包括：分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像；根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置；将各所述光斑成像位置对应的数值取加权平均数，以完成目标位置的计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别在各预设积分时间内获取成像光谱仪采集的目标图像为：分别在各所述积分时间内获取所述成像光谱仪采集预设幅数的子图像；从各所述积分时间对应的子图像中根据预设的方式选择一幅子图像作为相应积分时间的目标图像。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从各所述积分时间对应的子图像中根据预设的方式选择一幅子图像作为相应积分时间的目标图像为：根据第二预设公式分别计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置；从各所述子图像的光斑成像位置对应的数值中选择数值为中值的子图像；将光斑成像位置数值为中值的子图像作为相应积分时间的目标图像。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据第二预设公式分别计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置为：根据标准重心公式计算各所述积分时间对应的各子图像的光斑成像位置。5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据第一预设公式计算各积分时间内的目标图像对应的光斑成像位置为：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明佳，尹禄，张锐，王宇庆，朱继伟，崔继承，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22