專利名稱：X-y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對超光譜圖數(shù)據(jù)的采集，特別涉及一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，具有結構簡單，掃描視場范圍大，系統(tǒng)穩(wěn)定，光譜分辨力高，實用性強，成本低的特點。
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(xù)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(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)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(tǒng)的收集系統(tǒng)對空間形成一個很小的角度——瞬時視場角，在瞬時視場內(nèi)的被測物輻射能由旋轉反射鏡反射到光譜收集系統(tǒng)獲得整個被測物高光譜信息。該方法的優(yōu)點是掃描視場大，作業(yè)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(xiàn)被測物反射超光譜圖數(shù)據(jù)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(wèi)星Landsat上的多光譜掃描儀(MSS)。農(nóng)業(yè)中，中國專利(申請日2005年12月9日，申請?zhí)?00520099328. 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(xiàn)整個蘋果二維圖像和光譜數(shù)據(jù)采集；現(xiàn)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(tǒng)平動，實現(xiàn)對舌體的逐行推掃，最后獲得整個舌體的超光譜數(shù)據(jù)。上述高光譜在航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)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(shù)據(jù)。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(tǒng)存在整體機械結構較大、成本高、掃描視場范圍小的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低機械系統(tǒng)結構的復雜度、擴大掃描視場范圍以及降低成本，本發(fā)明提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)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)在被測物體表面的目標位置處獲取反射光；(3)所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的反射光導入到光譜儀；(4)控制所述X振鏡和所述Y振鏡掃描，獲取被測物體表面預設區(qū)域內(nèi)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。步驟O)中的所述在被測物體表面的目標位置處獲取反射光，具體為光源經(jīng)過Y型光纖的(A)端進入所述探頭、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(fā)生反射，獲取所述反射光。步驟O)中的所述在被測物體表面的目標位置處獲取反射光，具體為外界照明光在所述被測物體表面的目標位置處發(fā)生反射，獲取所述反射光。步驟C3)中的所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭， 進入所述探頭的反射光導入到光譜儀，具體為所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的所述反射光經(jīng)由Y型光纖的(B)端導入到所述光譜儀。步驟C3)中的所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭， 進入所述探頭的反射光導入到光譜儀，具體為所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的所述反射光經(jīng)由光纖導入到所述光譜儀。本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是本發(fā)明提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)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(qū)域內(nèi)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(qū)域內(nèi)的反射超光譜圖。通過該方法使得機械系統(tǒng)結構簡單、穩(wěn)定、掃描視場范圍大、光譜分辨力高、實用性強以及成本低。


圖1為本發(fā)明提供的結構示意圖；圖2為本發(fā)明提供的另一結構示意圖；圖3為本發(fā)明提供的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)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 光譜儀2 光纖3:探頭4:X振鏡5 =Y振鏡6 場鏡7 被測物體8 光源9 =Y型光纖
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。為了降低機械系統(tǒng)結構的復雜度、擴大掃描視場范圍以及降低成本，本發(fā)明實施例提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，參見圖1、圖2和圖3，詳見下文描述101 探頭3與被測物體7分別在場鏡6的兩側物象共軛位置，在探頭3與場鏡6 之間安裝X振鏡4和Y振鏡5 ；
102 在被測物體7表面的目標位置處獲取反射光；103 反射光經(jīng)場鏡6、Y振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭3的反射光導入到光譜儀1 ；104 控制X振鏡4和Y振鏡5掃描，獲取被測物體7表面預設區(qū)域內(nèi)所有位置的反射光譜，從而獲取到被測物體7表面反射超光譜圖。其中，預設區(qū)域根據(jù)實際應用需要進行劃定，具體實現(xiàn)時，本發(fā)明實施例對此不做限制。通過控制X振鏡4和Y振鏡5，來獲取被測物體7表面預設區(qū)域內(nèi)所有位置的反射光即通過上述步驟101-步驟104獲取到了被測物體7表面的反射超光譜圖。其中，步驟102中的在被測物體7表面的目標位置處獲取反射光，具體為光源8經(jīng)過Y型光纖9的A端進入探頭3、X振鏡4、Y振鏡5和場鏡6照射到被測物體7表面的目標位置，在目標位置處發(fā)生反射，獲取反射光；或，外界照明光在被測物體7表面的目標位置處發(fā)生反射，獲取反射光。其中，步驟103中的反射光經(jīng)場鏡6、Υ振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭 3的反射光導入到光譜儀1，具體為反射光經(jīng)場鏡6、Υ振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭3的反射光經(jīng)由Y型光纖9的B端導入到光譜儀1 ；或，反射光經(jīng)場鏡6、Y振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭3的反射光經(jīng)由光纖2導入到光譜儀1。下面以二個具體的實施例來說明本發(fā)明提供的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，詳見下文描述實施例1 如圖1所示，探頭3與被測物體7分別在場鏡6的兩側物象共軛位置， 在探頭3與場鏡6之間安裝X振鏡4和Y振鏡5 ；外界照明光在被測物體7表面的目標位置處發(fā)生反射，獲取反射光；反射光經(jīng)場鏡6、Υ振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭3 的反射光經(jīng)由光纖2導入到光譜儀1 ；光譜儀1對反射光進行采樣，獲取反射光譜；通過控制X振鏡4和Y振鏡5，獲取被測物體7表面預設區(qū)域內(nèi)所有位置的反射光譜，從而獲取到被測物體7表面反射超光譜圖。實施例2 如圖2所示，探頭3與被測物體7分別在場鏡6的兩側物象共軛位置， 在探頭3與場鏡6之間安裝X振鏡4和Y振鏡5 ；光源8經(jīng)過Y型光纖9的A端進入探頭 3、Χ振鏡4、Υ振鏡5和場鏡6照射到被測物體7表面的目標位置，在目標位置處發(fā)生反射， 獲取反射光；反射光經(jīng)場鏡6、Υ振鏡5和X振鏡4后進入探頭3，進入探頭3的反射光經(jīng)由 Y型光纖9的B端導入到光譜儀1 ；光譜儀1對反射光進行采樣，獲取反射光譜；通過控制X 振鏡4和Y振鏡5，獲取被測物體7表面預設區(qū)域內(nèi)所有位置的反射光譜，從而獲取到被測物體7表面反射超光譜圖。綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)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(qū)域內(nèi)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(qū)域內(nèi)的反射超光譜圖。通過該方法使得機械系統(tǒng)結構簡單、穩(wěn)定、掃描視場范圍大、光譜分辨力高、實用性強以及成本低。
本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，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)在被測物體表面的目標位置處獲取反射光；(3)所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的反射光導入到光譜儀；(4)控制所述X振鏡和所述Y振鏡掃描，獲取被測物體表面預設區(qū)域內(nèi)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。
2.根據(jù)權利要求1所述的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，步驟 (2)中的所述在被測物體表面的目標位置處獲取反射光，具體為光源經(jīng)過Y型光纖的(A)端進入所述探頭、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(fā)生反射，獲取所述反射光。
3.根據(jù)權利要求1所述的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，步驟(2)中的所述在被測物體表面的目標位置處獲取反射光，具體為外界照明光在所述被測物體表面的目標位置處發(fā)生反射，獲取所述反射光。
4.根據(jù)權利要求1所述的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，步驟(3)中的所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的反射光導入到光譜儀，具體為所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的所述反射光經(jīng)由Y型光纖的(B)端導入到所述光譜儀。
5.根據(jù)權利要求1所述的X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，步驟 (3)中的所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的反射光導入到光譜儀，具體為所述反射光經(jīng)所述場鏡、所述Y振鏡和所述X振鏡后進入所述探頭，進入所述探頭的所述反射光經(jīng)由光纖導入到所述光譜儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X-Y振鏡掃描式超光譜圖數(shù)據(jù)采集方法，涉及對超光譜圖數(shù)據(jù)的采集，所述方法包括以下步驟探頭與被測物體分別在場鏡的兩側物象共軛位置，在探頭與場鏡之間安裝X振鏡和Y振鏡；在被測物體表面的目標位置處獲取反射光；反射光經(jīng)場鏡、Y振鏡和X振鏡后進入探頭，進入探頭的反射光導入到光譜儀；控制X振鏡和Y振鏡掃描，獲取被測物體表面預設區(qū)域內(nèi)所有位置的反射光譜，從而獲取到被測物體表面反射超光譜圖。通過該方法使得機械系統(tǒng)結構簡單、穩(wěn)定、掃描視場范圍大、光譜分辨力高、實用性強以及成本低。
文檔編號G01J3/02GK102200476SQ201110022249
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2011年1月19日
發(fā)明者李剛, 林凌, 趙靜 申請人:天津大學