一种光谱反射率检测方法及系统技术方案

本申请提供一种光谱反射率检测方法及系统，该光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块。环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将检测环境光光谱发送给数据处理模块；目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将检测目标光谱发送给数据处理模块；数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。通过本申请的技术方案，能够准确计算待测物体的光谱反射率。的光谱反射率。的光谱反射率。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱反射率检测方法及系统


[0001]本申请涉及光学处理
，尤其涉及一种光谱反射率检测方法及系统。

技术介绍

[0002]高光谱成像是指将成像技术与高光谱技术相结合，获知待测物体的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。
[0003]高光谱技术是使用很窄而连续的光谱通道(不同于RGB(Red Green Blue，红色绿色蓝色)等三个通道)对待测物体获取光谱信息的技术，能够采集待测物体的多个光谱通道的电磁波数据(即光谱信息)，并根据这些数据的特征获取待测物体的感兴趣信息，如分子组成、相对含量、材质种类等。在遥感或者物质检测领域，可以根据待测物体的反射光强度获知待测物体的光谱信息。但是，由于照射光源的光谱成分具有不一致性，导致在不同光源下获取的谱线不一致，因此，无法仅通过待测物体的反射光强度获知待测物体的光谱信息。
[0004]为了消除照射光源的光谱成分的不一致性，可以使用光谱反射率作为待测物体的评价特征，也就是说，结合光谱反射率获知待测物体的光谱信息。光谱反射率是指待测物体在某波段的反射光通量与该波段的入射光通量之比。
[0005]综上所述，计算待测物体的光谱反射率是实现高光谱成像的重要组成部分，但是，应该如何准确计算待测物体的光谱反射率，还没有有效的实现方式。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种光谱反射率检测系统，所述光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块，其中：
[0007]所述环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将所述检测环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述第一环境光是所述环境光感知模块感知到的环境光；
[0008]所述目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将所述检测目标光谱发送给所述数据处理模块，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，所述第二环境光是所述目标光谱采集模块感知到的环境光；
[0009]所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；所述映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。
[0010]本申请提供一种光谱反射率检测方法，所述方法包括：确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱；其中，所述检测环境光光谱的采集时刻与所述检测目标光谱的采集时刻相同；所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱；基于所述检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，所述检测参考光谱是所述第二环境光的光谱；其中，所述映射参数表示参考
光谱环境光光谱的映射关系；基于所述检测目标光谱和所述检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率。
[0011]由以上技术方案可见，本申请实施例中，通过预先标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，能够基于同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，以及该映射参数确定待测物体的光谱反射率，从而准确计算待测物体的光谱反射率，实现对待测物体快速、实时、高效且准确的获取光谱反射率，能够在野外连续实时获取待测物体的光谱反射率，提高了对于野外地物(即待测物体)光谱反射率获取的便捷性和实时性。在使用过程中，只需要使用标定物体(如标准白板)进行一次标定(即标定映射参数)，不需要重复采集标定物体的数据，就可以实现获取不同天气、不同太阳高度角下的光谱反射率，并通过太阳高度角/姿态角校正等，提高多种使用情况下的光谱反射率计算精度。
附图说明
[0012]为了更加清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本申请实施例的这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的结构示意图；
[0014]图2A
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图2B是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的部署示意图；
[0015]图3是本申请一种实施方式中的映射参数的标定过程示意图；
[0016]图4是本申请一种实施方式中的光谱反射率的计算过程示意图；
[0017]图5A
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图5F是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的结构示意图；
[0018]图6A
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图6C是本申请一种实施方式中的实际场景应用的示意图；
[0019]图7是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本申请。本申请和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0021]应当理解，尽管在本申请实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
[0022]本申请实施例中提出一种光谱反射率检测系统，参见图1所示，为该光谱反射率检测系统的结构示意图，该光谱反射率检测系统至少可以包括：环境光感知模块11、目标光谱采集模块12和数据处理模块13，其中：
[0023]环境光感知模块11用于采集目标检测时刻的检测环境光光谱，并将该检测环境光光谱发送给数据处理模块13，该检测环境光光谱可以是第一环境光的光谱，该第一环境光
可以是环境光感知模块11感知到的环境光。比如说，对于所有环境光来说，环境光感知模块11能够感知到部分环境光，这部分环境光为第一环境光，而检测环境光光谱就是与第一环境光对应的光谱。
[0024]目标光谱采集模块12用于采集目标检测时刻(即检测环境光光谱的检测时刻)的检测目标光谱，并将该检测目标光谱发送给数据处理模块13，该检测目标光谱可以是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，该第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。比如说，对于所有环境光来说，目标光谱采集模块12能够感知到部分环境光，这部分环境光为第二环境光，检测目标光谱就是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，第二环境光与第一环境光不同。
[0025]数据处理模块13用于确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，并基于该检测环境光光谱和已确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光谱反射率检测系统，其特征在于，所述光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块，其中：所述环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将所述检测环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述第一环境光是所述环境光感知模块感知到的环境光；所述目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将所述检测目标光谱发送给所述数据处理模块，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，所述第二环境光是所述目标光谱采集模块感知到的环境光；所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；所述映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。2.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述环境光感知模块用于采集第一波长集合中每个波长的检测环境光光谱，所述目标光谱采集模块用于采集第二波长集合中每个波长的检测目标光谱，所述第一波长集合是所述第二波长集合的子集；所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱时具体用于：所述第二波长集合中每个波长为目标波长，针对每个目标波长：从所述目标光谱采集模块获取该目标波长对应的检测目标光谱；确定所述第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，从所述环境光感知模块获取该目标波长对应的检测环境光光谱；若否，基于所述环境光感知模块采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱。3.根据权利要求2所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述数据处理模块基于所述环境光感知模块采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱时具体用于：从所述第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，所述第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，所述第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；基于所述第一匹配波长对应的检测环境光光谱和所述第二匹配波长对应的检测环境光光谱，确定该目标波长对应的检测环境光光谱。4.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于确定检测环境光光谱和检测目标光谱中的最大光谱值；若所述最大光谱值小于预设光谱最小值，则将环境光感知模块当前使用的第一曝光时间调整为第二曝光时间，所述第二曝光时间大于所述第一曝光时间；控制环境光感知模块基于所述第二曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块基于所述第二曝光时间采集检测目标光谱；若所述最大光谱值大于预设光谱最大值，则将环境光感知模块当前使用的第一曝光时间调整为第三曝光时间，所述第三曝光时间小于所述第一曝光时间；控制环境光感知模块基于所述第三曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块基于所述第三曝光
时间采集检测目标光谱。5.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述环境光感知模块采集位置数据，将所述位置数据发送给所述数据处理模块；所述数据处理模块基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱时具体用于：所述数据处理模块基于所述位置数据确定角度参数，并基于该检测环境光光谱、所述角度参数和所述映射参数确定检测参考光谱；其中，所述映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系；若所述位置数据为所述环境光感知模块的姿态信息，则所述角度参数为所述姿态信息对应的姿态角度；和/或，若所述位置数据为所述环境光感知模块的经纬度信息，则所述角度参数为所述经纬度信息对应的天顶角度。6.根据权利要求1
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5任一项所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述环境光感知模块采集目标标定时刻的标定环境光光谱，将所述标定环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述标...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚辛励，朱永浩，朱镇峰，蔡宏，张世峰，毛慧，浦世亮，徐鹏，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：