[發明專利]非朗伯體多角度觀測BRDF的裝置

有效

• 申請號: 201410210976.1
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103994977A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 郝曉華;郭志忠;張璞;黃春林;車濤;李弘毅;馮俊平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所;烏魯木齊氣象衛星地面站
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

?本發明涉及一種非朗伯體多角度觀測BRDF的裝置。

背景技術

?目前在野外光譜數據采集中，采用人工手持方式通常只觀測探頭垂直地表的方向，很少觀測地物不同角度的光譜特征。事實上，均勻介質、各向同性的朗伯體是一個理想化的表面，而自然表面大都為非朗伯體。因此觀測非朗伯體表面的二向性反射率分布函數（BRDF-Bidirectional?Reflectance?Distribution?Function）時，必須借助輔助裝置?；诖?，也出現一些手動和自動多角度觀測架來進行輔助測量，但平臺主要存在以下問題：

1）測量耗時，以10°為間隔完成一組BRDF的觀測（方位角0-360°，天頂角0-70°），需要2個小時，而在觀測過程中，由于太陽角度的變化使得觀測結果不準確，時間效率也難以滿足研究的需要；

2）角度精度不夠，觀測裝置角度精度通常在5°以上，對于精確的定量化研究來說，這種觀測裝置難以滿足精度的要求；

3）觀測裝置很難確保光譜觀測每次都能從不同角度觀測同一定點，觀測表面如果存在異質性則影響觀測結果。

發明內容

為了克服上述問題，本發明目的在于提供一種非朗伯體多角度觀測BRDF的裝置，利用其作為平臺搭載光譜儀，可以用于研究非朗伯體的BRDF，進一步研究角度信息在遙感圖像識別和分類中所起的作用。

本發明所采用的技術方案是：

一種非朗伯體多角度觀測BRDF的裝置，包括探測器夾具、兩半圓形工字軌道、弧形俯仰臂、俯仰步進電機與渦輪渦桿減速器、方位步進電機與渦輪渦桿減速器、單片機與無線遙控裝置、俯仰刻度盤、方位刻度盤、儀器放置臺、手動調節輪、方位限位塊，水平半圓環底板、弧形俯仰臂回拉彈簧、同步帶、滑動小車、俯仰轉軸、方位轉軸、同步輪、軸承。在水平半圓環底板上安裝有內、外兩半圓形工字軌道，兩半圓形工字軌道與弧型搖臂的圓弧為同心圓；兩半圓形工字軌道間設有方位刻度盤，軌道的末端設有限位塊，圓心為探測區圓心，兩半圓形工字軌道外弧一側裝有同步帶，兩半圓軌道上有滑動小車，滑動小車底部沿兩半圓形工字軌道上安裝四個軸承套入同步輪，并且分別嵌入內、外兩半圓形工字軌道的槽內，與兩半圓形工字軌道外弧一側裝有同步帶咬合；滑動小車內置有單片機與無線遙控裝置、俯仰步進電機與渦輪渦桿減速器和方位步進電機與渦輪渦桿減速器，單片機與無線遙控裝置、俯仰步進電機與渦輪渦桿減速器和方位步進電機與渦輪渦桿減速器分別通過導線、開關與電瓶連接；方位步進電機與渦輪渦桿減速器通過方位轉軸與小車外手動調節輪連接，滑動小車外的一側面設有俯仰刻度盤，弧型俯仰搖臂一端通過弧形俯仰臂回拉彈簧與滑動小車連接。弧型俯仰搖臂另一端裝有探測器夾具，探測器夾具與弧型俯仰搖臂在同心圓弧上且與圓心的連線為直角。

本發明的優點：

1、內、外兩半圓形工字軌道與弧型俯仰搖臂采用同心圓方式，在改變觀測方位角和天頂角時，探頭可始終以探測區圓心為待觀測表面的同一定點，避免了由于表面異質性引起的BRDF誤差；

2、在方位步進電機與渦輪渦桿減速器驅動技術下，可以實現角度誤差在1°之內，滿足的精確的BRDF定量化需求；

3、儀器通過自動化平臺操作，可快速的測量BRDF，避免因入射角度（太陽光）變化和陰影遮擋所引起的誤差。

附圖說明

圖1為本發明示意圖，

圖2為圖1中滑動小車示意圖。

圖中：1-探測器夾具，2-兩半圓形工字軌道，3-弧形俯仰搖臂，4-俯仰步進電機與渦輪渦桿減速器、5-方位步進電機與渦輪渦桿減速器、6-單片機與無線遙控裝置、7-俯仰刻度盤、8-方位刻度盤、9-儀器放置臺、10-手動調節輪、11-水平調節支架安裝孔、12-方位限位塊、13-水平半圓環底板、14-探測區圓心、15-?弧形俯仰臂回拉彈簧、16-同步帶、17-滑動小車、18-俯仰轉軸、19-方位轉軸、20-同步輪、21-軸承。

具體實施方式

????下面結合附圖，對本發明技術方案再作進一步的說明：