[發明專利]一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數據采集方法

有效

• 申請號: 201110022415.5
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102175316A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 李剛;趙靜;林凌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01J3/06
• 分類號: G01J3/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及對超光譜圖數據的采集，特別涉及一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數據采集方法，具有結構簡單，掃描視場范圍大，系統穩定，光譜分辨力高，實用性強，成本低的特點，特別是還能抑制環境光的干擾。

背景技術

超光譜技術是一種集光、機、電及計算機于一體的技術。它能夠在連續光譜段上對同一目標同時成像，可直接反映出被觀測物體的光譜特征，甚至物體表面的物質成分，因此在軍事、工業、農業、醫學等領域都有極高的應用價值。

目前的超光譜技術按照掃描方式分為：旋轉掃描式和面陣推掃式兩種方式。其中，旋轉掃描式成像系統的收集系統對空間形成一個很小的角度——瞬時視場角，在瞬時視場內的被測物輻射能由旋轉反射鏡反射到光譜收集系統獲得整個被測物高光譜信息。該方法的優點是掃描視場大，作業效率高。航天中運用該方法的有美國的MIVIS和DAIS、中國的MAIS和OMIS等。面陣推掃式掃描高光譜獲取方法通常是借助于被測物平臺移動或者光譜獲取裝置平動實現被測物反射超光譜圖數據采集，該方法視場范圍小。

目前面陣推掃式掃描高光譜獲取方法運用較多。如航天中，面陣推掃式掃描高光譜獲取方法通常是借助于遙感平臺沿飛行方向運動和遙感器本身光學機械橫向掃描達到地面覆蓋，從而得到地面條帶圖像的成像裝置，如美國陸地資源衛星Landsat上的多光譜掃描儀(MSS)。農業中，中國專利(申請日：2005年12月9日，申請號：200520099328.X，水果高光譜圖像采集裝置)提出了一種水果高光譜圖像采集裝置，通過被測水果平動實現整個蘋果二維圖像和光譜數據采集；現有技術中還提出了推掃式超光譜舌象采集儀，通過運用時序控制器控制光學成像系統平動，實現對舌體的逐行推掃，最后獲得整個舌體的超光譜數據。上述高光譜在航天、農業、醫學中的應用均是采用了面陣推掃式掃描獲得被測表面反射超光譜圖數據。

雖然面陣推掃式方法在各個領域都得到了很好的結果，但是推掃式系統存在整體機械結構較大、成本高、掃描視場范圍小以及容易受到環境光干擾的缺點。

發明內容

為了降低機械系統結構的復雜度、擴大掃描視場范圍、降低成本以及避免環境光干擾，本發明提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數據采集方法，所述方法包括以下步驟：

(1)探頭與被測物體分別在場鏡的兩側物象共軛位置，在所述探頭與所述場鏡之間安裝X振鏡和Y振鏡；

(2)光源發出的光束經過斬波器，按照第一預設頻率對光進行調制，獲取調制后的光；

(3)所述調制后的光通過Y型光纖的A端，經過所述探頭、所述X振鏡、所述Y振鏡和所述場鏡照射到所述被測物體表面的目標位置，在所述目標位置處發生反射，獲取反射光；

(4)所述反射光經所述場鏡、所述X振鏡和所述Y振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的光經由Y型光纖的B端導入到光譜儀；

(5)所述光譜儀以第二預設頻率對所述反射光進行連續采樣，得到多幅反射光譜序列S_i；

(6)按照時間順序將所述多幅反射光譜序列S_i中同一波長對應的數據進行排序，獲取各個波長的光強序列，其中，i的取值為正整數；

(7)對所述各個波長的光強序列進行傅立葉變換，獲取最大諧波分量其中，j的取值為正整數；

(8)按照各個波長順序將所述最大諧波分量進行排序，獲取反射光譜；

(9)控制所述X振鏡和所述Y振鏡掃描，獲取所述被測物體表面預設區域內所有位置的反射光譜，從而獲取到所述被測物體表面反射超光譜圖。

所述第二預設頻率具體為：

高于所述第一預設頻率n倍，其中，n的取值為大于2的正整數。

所述最大諧波分量具體為：多數波長幅值最大的相同諧波分量。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

本發明提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數據采集方法，該方法通過X振鏡和Y振鏡的掃描可以將被測物體表面預設區域內各點的反射光通過探頭導入到光譜儀中，獲得被測物體表面的反射光譜，最終得到被測物體表面預設區域內的反射超光譜圖。通過該方法使得機械系統結構簡單、穩定、掃描視場范圍大、光譜分辨力高、實用性強、成本低以及抑制環境光的干擾。

附圖說明

圖1為本發明提供的結構示意圖；

圖2為本發明提供的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數據采集方法的流程圖。

附圖中各標號所代表的部件列表如下：

1：光源??????2：光譜儀

3：Y型光纖???4：探頭

5：X振鏡?????6：Y振鏡