带同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪的制作方法

本发明涉及一种推扫式无人机载高光谱图像探测仪，更具体的涉及一种同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪，属于光谱图像探测技术领域。

背景技术：

高光谱图像探测技术，是近代遥感的骨干技术，具有信息量大，探测敏感度高，探测内容丰富等优点，能探测目标区域的微弱或隐性成分的踪迹，其工作原理为：目标物自行发光或受到外界能量辐射后，按照各自材料的特性发出荧光、反射、吸收、透射、折射光等光谱，向周围空间辐射，高光谱成像仪搭载在无人机上，随无人机飞行方向，垂直向地面，对地面目标进行推扫探测，采集这些辐射光谱信息，经过与照射光源的对比运算，解析出目标的特征光谱信息，样品的反射率计算方式为：

K=kc（Io-Da）/Ic-Db，

其中K---反射率，kc---光源辐射修正系数，Io---样品光强，Da---目标探测器暗电流噪声值，Db---光源探测器暗电流噪声值，Ic---光源光强。而在上述参数中，Ic由光源基准探测器完成采集后，存储在信息处理器中，进行样品反射率分析时，再提取此数据。

在实际的机载探测作业中，成像光谱仪收到的信号，主要是目标成分被阳光和天光照射后辐射出的综合信号。然而，当作为光源的阳光或天光会受到气候和时间的影响，产生强度和波长变化时，目标被照物的辐射光也同步发生变化，因而导致探测数据的较大偏离。为矫正这种辐射偏离，通常采用插入参考板和外加独立辐射计的矫正办法，这些方法均存在诸如结构繁琐，校正精度差等不足的缺陷。

技术实现要素：

发明目的： 本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够在照明条件多变的环境下避免探测数据偏离，确保高矫正精度同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪。

技术方案： 本发明提供的第一个技术方案为：一种带同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪，包括目标光谱图像探测器和与所述目标光谱图像探测器进行数据通信的图像处理器，所述目标光谱图像探测器包括摄影镜头、光谱分光器和图像探测器，所述光谱分光器与所述摄影镜头相对的一端设置信号采集狭缝，还包括参考光采集器和曲面反射镜，所述参考光采集器设置于所述无人机的上部无遮挡处，所述曲面反射镜设置于所述光谱分光器的信号采集狭缝的一端，所述参考光采集器的光信号通过光纤传导至所述曲面反射镜的凹面，经所述曲面反射镜反射并聚焦到所述光谱分光器的信号采集狭缝的端部。

本技术方案的进一步限定为，所述参考光采集器为带有余弦矫正且对光源方向不敏感的采集器。

有益效果：本发明提供的同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪及方法，对目标图像光信号和参考光信号同时记录在同一个探测器里，实现同步探测，同步存储，因此其曝光量、暗电流噪声值、相机温度特性、探测时间等多种参量都一致，避免探测数据偏离，尤其是参考光的同步采集和利用，避免了大量因气候变化而导致的探测误差和环境条件局限对探测精度的影响，有利于数据运算精确，特别适合具有高密度波段高光谱图像信号的推扫采集。

附图说明

图1为本发明提供的同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪的结构示意图；

图2为本发明提供的目标图像光信号和参考光信号在狭缝中占有区域的示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：本实施例提供一种同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪，其结构示意图如图1所示，包括参考光采集器1、目标光谱图像探测器2、曲面反射镜6和与所述目标探测器2进行数据通信的图像处理器。

目标光谱图像探测器2为常规的目标光谱图像探测器，包括摄影镜头3、光谱分光器4和图像探测器5，所述光谱分光器4与所述摄影镜头3相对的一端设置信号采集狭缝7，此狭缝为镂空或前面覆盖透明介质，介质可以采用玻璃或者树脂，可以根据实际需要进行选择。

参考光采集器1为带有余弦矫正且对光源方向不敏感的采集器，设置于所述无人机的上部无遮挡处，实时采集参考光信号。

因为光谱分光器4的信号采集狭缝7十分细小，而参考光采集器1的传导光纤端面结构较大，若直接将参考光信号紧贴狭缝7，直接耦合，将会遮挡与之相邻的目标成像光信号，因此，本实施例采用了曲面反射镜6，曲面反射镜6倾斜设置于所述光谱分光器4的信号采集狭缝7的一端，其凹面正对信号采集狭缝7。曲面反射镜6的位置设定需要经过精确调整，可以实现如下功能：参考光采集器1的光信号通过光纤传导的出射光线至所述曲面反射镜6的凹面，经所述曲面反射镜6反射后聚焦到所述光谱分光器4的信号采集狭缝7的端部位置。而且，本实施例采用的曲面反射镜6具有全光谱段消色差和聚焦功能。

本实施例提供的同步辐射矫正的推扫式无人机载高光谱图像探测仪的探测方法，步骤如下：

S1、目标光谱图像探测器2的摄影镜头3采集目标图像光信号，并将目标图像光信号传送至信号采集狭缝7处。

同时，参考光采集器1采集参考光信号，并将所述参考光信号传送至所述光谱分光器4的信号采集狭缝7处。上述两种光信号并列但不混合，同时投射到采集狭缝处，两种光信号投射示意图如图2所示，x方向标示狭缝上的对应位置，y方向标示对应的光谱波段，可以看到参考光信号占据了狭缝x方向的V段，目标图像光信号占据了狭缝x方向的W段。

S2、目标图像光信号与参考光信号同时经过信号采集狭缝7传送至光谱分光器4，将信号合成至同一图像帧中经过图像探测器5后传入图像处理器就进行存储。

在图像帧中，目标图像光信号和参考光信号各占有固定的区域。

S3、在进行数据处理时，打开图像帧，同时提取目标图像光信号与参考光信号直接进行处理，就可以用来对全图进行诸如反射率等项目的运算，无需再做参考光文件的时间匹配，相对辐射校正等运算。

例如：提取目标图像光信号与参考光信号直接进行处理时，对目标样品反射率的计算方式为：

K=Io-D/aIc-D，

其中，Io 为目标图像光信号强度，Ic 为参考光信号强度，a为光源导入系数，D为探测器暗电流噪声值。

S4、在参考光采取区设立感兴趣区域ROI，对感兴趣区域ROI的参考光信号进行实时监测，根据该区域光强的变化，为数据处理器提供反馈数据，数据处理器自动调整目标光谱图像探测器（2）的参数，对目标图像光信号的采集实现动态辐射矫正。

在某些自动控制曝光量的系统中，可以通过在目标光谱图像探测器2的摄影镜头3的采集过程中，通过在参考光采取区设立感兴趣区域（ROI），根据该区域光强的变化，由电脑系统或微处理器自动调整探测器的曝光参数，使其获得一致的曝光效果，达到光谱图像探测动态辐射校正的目的。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。