一种地面成像光谱图像扫描系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术包括黑箱、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。本发明专利技术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。

A ground imaging spectral image scanning system and its application

The invention belongs to the field of Earth Science and technology, in particular to a ground imaging spectral image scanning system. The invention comprises a black box, a ground imaging spectrometer, a light source and a transmission belt: the ground imaging spectrometer camera is fixed on the upper part of the black box with the black box as the scanning scene of the hyperspectral image, and the lens of the ground imaging spectrometer camera goes deep into the inside of the black box; two light sources are placed inside the black box, and the light of the two light sources is focused directly below the lens of the ground imaging spectrometer camera; The conveyor belt is used to transport the object to be measured to the inside of the black box for ground imaging spectral image scanning, and the image scanning speed is controlled by controlling the speed of the conveyor belt. When the ground imaging hyperspectral image is acquired, the invention can eliminate or reduce the external environment interference factors as far as possible, obtain high quality and stable signal-to-noise ratio ground imaging spectral data, and improve the efficiency of data acquisition.

【技术实现步骤摘要】
一种地面成像光谱图像扫描系统及其使用方法
本专利技术属于地球科学
，具体涉及一种地面成像光谱图像扫描系统及其使用方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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将黑箱内的两个光源打开；步骤S3根据地面成像光谱仪参数调节传送带传输速度，进而控制最佳的图像扫描速度；步骤S4将待测物体放置在传送带上，随传送带进入黑箱进行地面成像光谱图像扫描；出黑箱后，对待测物体进行回收。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统，通过采用封闭式黑箱，避免了外界环境辐射的干扰，使高光谱图像扫描背景趋于稳定，提高了地面成像高光谱图像信噪比；(2)本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统，光源内置聚焦，保障了光源的稳定性，有效避免了因外界光线变化而造成的图像质量问题，提高了地面成像高光谱图像信噪比；(3)本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统，通过集成地面成像光谱仪和黑箱，采用固定相机的扫描方式，提高了平台的稳定性，避免了图像的抖动效应；(4)本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统，通过变频电机控制传送带传输待测物体，对于批量样品的高光谱成像扫描，采集速度快，效率大幅提高。附图说明图1为本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统组成示意图。图中，1-传送带，2-挡板，3-光源，4-黑箱，5-升降设备，6-地面成像光谱仪相机。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的一种地面成像光谱图像扫描系统进行详细说明。本实施例的地面成像光谱图像扫描系统包括黑箱4、地面成像光谱仪、光源3和传送带1：以黑箱4作为高光谱图像的扫描场景，将地面成像光谱仪相机6镜头固定于黑箱4的上部，将两个光源3安置于黑箱4内部，两个光源3的光线聚焦于地面成像光谱仪相机6镜头正下方，采用传送带1输送待测物体至黑箱4内部进行地面成像光谱图像扫描，通过控制传送带1的速度来控制图像扫描速度。本实施例中，所述黑箱4为半封闭的黑箱4，其安装在传送带1上方，使传送带1能够载着待测物体进出黑箱4。黑箱4内部的高度大于地面成像光谱仪相机6的焦距。黑箱4在待测物体进出的位置，设有能够调节高度的活动挡板2，活动挡板2与传送带1的垂直距离略大于待测物体高度，起到既遮挡光线、又不阻碍待测物体进出黑箱4的作用。本实施例中，地面成像光谱仪相机6垂直向下搭载于设置在黑箱4上部的升降设备5上，可调节一定范围内的镜头升降，作为图像扫描时调节焦距的缓冲装置。所述升降设备5可以为装有升降转轮的小平台，其升降调节单位能够精确到毫米。地面成像光谱仪相机6大部分在黑箱4外，相机镜头伸入黑箱4内，封闭相机与黑箱4的连接处，以保障外界不漏光进入黑箱4内。地面成像光谱仪相机6的镜头与待测物体表面顶点处的垂直距离为地面成像光谱仪相机6的镜头焦距。地面成像光谱仪通过电缆与配套的计算机相连，以便进行成像光谱仪的操控。本实施例中，所述光源3为室内测量光源3安置于黑箱4内壁的两侧，并使两个光源3的光线聚焦于地面成像光谱仪相机6镜头的正下方，保障在高光谱图像采集时光照条件趋于稳定。本实施例中，所述传送带1的传输速度可通过变频电机调节，利用传送带1的传输速度控制成像光谱图像扫描的速度进行物体的高光谱成像扫描。进行物体的高光谱图像扫描时，针对地面成像光谱仪的不同波段范围或相机型号，需要采用不同的图像扫描帧频以获得图像的最佳扫描效果，如Hyspex成像光谱仪在0.4-2.5μm范围内分为：VNIR(0.4-1.0μm)和SWIR(1.0-2.5μm)两个波段范围不同的相机。因此，在物体扫描之前，针对成像光谱仪相机的特点，通过变频电机调节传送带1的传输速度，来控制成像光谱仪的图像扫描速度，以对应该相机最佳扫描效果的图像扫描帧频。对于大批量的样品扫描，可以根据传送带1的传输速度进行连续的扫描作业，在传送带1传输物体进出的两侧安排人员及时进行样品的放置与回收，以提高工作效率。本实施例的地面成像光谱图像扫描系统使用方法，包括以下步骤：步骤S1测量待测物体高度；调节黑箱4活动挡板2高度，使其与传送带1的垂直距离略大于待测物体高度；调节升降设备5，使黑箱4内地面成像光谱仪相机6的镜头与待测物体表面顶点处的垂直距离为地面成像光谱仪相机6的镜头焦距。步骤S2将黑箱4内的两个光源3打开。步骤S3根据地面成像光谱仪参数调节传送带1传输速度，进而控制最佳的图像扫描速度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地面成像光谱图像扫描系统，包括黑箱(4)、地面成像光谱仪、光源(3)和传送带(1)，其特征在于：以黑箱(4)作为高光谱图像的扫描场景，将地面成像光谱仪相机(6)固定于黑箱(4)的上部，地面成像光谱仪相机(6)的镜头深入黑箱(4)内部；将两个光源(3)安置于黑箱(4)内部，两个光源(3)的光线聚焦于地面成像光谱仪相机(6)镜头正下方；采用传送带(1)输送待测物体至黑箱(4)内部进行地面成像光谱图像扫描，通过控制传送带(1)的速度来控制图像扫描速度。

【技术特征摘要】
1.一种地面成像光谱图像扫描系统，包括黑箱(4)、地面成像光谱仪、光源(3)和传送带(1)，其特征在于：以黑箱(4)作为高光谱图像的扫描场景，将地面成像光谱仪相机(6)固定于黑箱(4)的上部，地面成像光谱仪相机(6)的镜头深入黑箱(4)内部；将两个光源(3)安置于黑箱(4)内部，两个光源(3)的光线聚焦于地面成像光谱仪相机(6)镜头正下方；采用传送带(1)输送待测物体至黑箱(4)内部进行地面成像光谱图像扫描，通过控制传送带(1)的速度来控制图像扫描速度。2.根据权利要求1所述的一种地面成像光谱图像扫描系统，其特征在于：所述黑箱(4)为半封闭的黑箱(4)，其安装在传送带(1)上方，使传送带(1)能够载着待测物体进出黑箱(4)；黑箱(4)内部的高度大于地面成像光谱仪相机(6)的焦距；黑箱(4)在待测物体进出的位置，设有能够调节高度的活动挡板(2)，活动挡板(2)与传送带(1)的垂直距离略大于待测物体高度。3.根据权利要求2所述的一种地面成像光谱图像扫描系统，其特征在于：地面成像光谱仪相机(6)大部分结构在黑箱(4)外，相机镜头伸入黑箱(4)内，封闭相机与黑箱(4)的连接处。4.根据权利要求3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张川，叶发旺，邱骏挺，武鼎，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11