专利名称：X-y振镜扫描式超光谱图数据采集方法
技术领域：
本发明涉及对超光谱图数据的采集，特别涉及一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，具有结构简单，扫描视场范围大，系统稳定，光谱分辨力高，实用性强，成本低的特点。
背景技术：
超光谱技术是一种集光、机、电及计算机于一体的技术。它能够在连续光谱段上对同一目标同时成像，可直接反映出被观测物体的光谱特征，甚至物体表面的物质成分，因此在军事、工业、农业、医学等领域都有极高的应用价值。目前的超光谱技术按照扫描方式分为旋转扫描式和面阵推扫式两种方式。其中， 旋转扫描式成像系统的收集系统对空间形成一个很小的角度——瞬时视场角，在瞬时视场内的被测物辐射能由旋转反射镜反射到光谱收集系统获得整个被测物高光谱信息。该方法的优点是扫描视场大，作业效率高。航天中运用该方法的有美国的MIVIS和DAIS、中国的 MAIS和OMIS等。面阵推扫式扫描高光谱获取方法通常是借助于被测物平台移动或者光谱获取装置平动实现被测物反射超光谱图数据采集，该方法视场范围小。目前面阵推扫式扫描高光谱获取方法运用较多。如航天中，面阵推扫式扫描高光谱获取方法通常是借助于遥感平台沿飞行方向运动和遥感器本身光学机械横向扫描达到地面覆盖，从而得到地面条带图像的成像装置，如美国陆地资源卫星Landsat上的多光谱扫描仪(MSS)。农业中，中国专利(申请日2005年12月9日，申请号200520099328. X，水果高光谱图像采集装置)提出了一种水果高光谱图像采集装置，通过被测水果平动实现整个苹果二维图像和光谱数据采集；现有技术中还提出了推扫式超光谱舌象采集仪，通过运用时序控制器控制光学成像系统平动，实现对舌体的逐行推扫，最后获得整个舌体的超光谱数据。上述高光谱在航天、农业、医学中的应用均是采用了面阵推扫式扫描获得被测表面反射超光谱图数据。虽然面阵推扫式方法在各个领域都得到了很好的结果，但是推扫式系统存在整体机械结构较大、成本高、扫描视场范围小的缺点。
发明内容
为了降低机械系统结构的复杂度、扩大扫描视场范围以及降低成本，本发明提供了一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，所述方法包括以下步骤(1)探头与被测物体分别在场镜的两侧物象共轭位置，在所述探头与所述场镜之间安装X振镜和Y振镜；(2)在被测物体表面的目标位置处获取反射光；(3)所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的反射光导入到光谱仪；(4)控制所述X振镜和所述Y振镜扫描，获取被测物体表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到所述被测物体表面反射超光谱图。步骤O)中的所述在被测物体表面的目标位置处获取反射光，具体为光源经过Y型光纤的(A)端进入所述探头、所述X振镜、所述Y振镜和所述场镜照射到所述被测物体表面的目标位置，在所述目标位置处发生反射，获取所述反射光。步骤O)中的所述在被测物体表面的目标位置处获取反射光，具体为外界照明光在所述被测物体表面的目标位置处发生反射，获取所述反射光。步骤C3)中的所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头， 进入所述探头的反射光导入到光谱仪，具体为所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的所述反射光经由Y型光纤的(B)端导入到所述光谱仪。步骤C3)中的所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头， 进入所述探头的反射光导入到光谱仪，具体为所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的所述反射光经由光纤导入到所述光谱仪。本发明提供的技术方案的有益效果是本发明提供了一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，该方法通过X振镜和Y 振镜的扫描可以将被测物体表面预设区域内各点的反射光通过探头导入到光谱仪中，获得被测物体表面的反射光谱，最终得到被测物体表面预设区域内的反射超光谱图。通过该方法使得机械系统结构简单、稳定、扫描视场范围大、光谱分辨力高、实用性强以及成本低。
图1为本发明提供的结构示意图；图2为本发明提供的另一结构示意图；图3为本发明提供的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法的流程图。附图中各标号所代表的部件列表如下1 光谱仪2 光纤3:探头4:X振镜5 =Y振镜6 场镜7 被测物体8 光源9 =Y型光纤
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。为了降低机械系统结构的复杂度、扩大扫描视场范围以及降低成本，本发明实施例提供了一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，参见图1、图2和图3，详见下文描述101 探头3与被测物体7分别在场镜6的两侧物象共轭位置，在探头3与场镜6 之间安装X振镜4和Y振镜5 ；
102 在被测物体7表面的目标位置处获取反射光；103 反射光经场镜6、Y振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头3的反射光导入到光谱仪1 ；104 控制X振镜4和Y振镜5扫描，获取被测物体7表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到被测物体7表面反射超光谱图。其中，预设区域根据实际应用需要进行划定，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。通过控制X振镜4和Y振镜5，来获取被测物体7表面预设区域内所有位置的反射光即通过上述步骤101-步骤104获取到了被测物体7表面的反射超光谱图。其中，步骤102中的在被测物体7表面的目标位置处获取反射光，具体为光源8经过Y型光纤9的A端进入探头3、X振镜4、Y振镜5和场镜6照射到被测物体7表面的目标位置，在目标位置处发生反射，获取反射光；或，外界照明光在被测物体7表面的目标位置处发生反射，获取反射光。其中，步骤103中的反射光经场镜6、Υ振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头 3的反射光导入到光谱仪1，具体为反射光经场镜6、Υ振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头3的反射光经由Y型光纤9的B端导入到光谱仪1 ；或，反射光经场镜6、Y振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头3的反射光经由光纤2导入到光谱仪1。下面以二个具体的实施例来说明本发明提供的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，详见下文描述实施例1 如图1所示，探头3与被测物体7分别在场镜6的两侧物象共轭位置， 在探头3与场镜6之间安装X振镜4和Y振镜5 ；外界照明光在被测物体7表面的目标位置处发生反射，获取反射光；反射光经场镜6、Υ振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头3 的反射光经由光纤2导入到光谱仪1 ；光谱仪1对反射光进行采样，获取反射光谱；通过控制X振镜4和Y振镜5，获取被测物体7表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到被测物体7表面反射超光谱图。实施例2 如图2所示，探头3与被测物体7分别在场镜6的两侧物象共轭位置， 在探头3与场镜6之间安装X振镜4和Y振镜5 ；光源8经过Y型光纤9的A端进入探头 3、Χ振镜4、Υ振镜5和场镜6照射到被测物体7表面的目标位置，在目标位置处发生反射， 获取反射光；反射光经场镜6、Υ振镜5和X振镜4后进入探头3，进入探头3的反射光经由 Y型光纤9的B端导入到光谱仪1 ；光谱仪1对反射光进行采样，获取反射光谱；通过控制X 振镜4和Y振镜5，获取被测物体7表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到被测物体7表面反射超光谱图。综上所述，本发明实施例提供了一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，该方法通过X振镜和Y振镜的扫描可以将被测物体表面预设区域内各点的反射光通过探头导入到光谱仪中，获得被测物体表面的反射光谱，最终得到被测物体表面预设区域内的反射超光谱图。通过该方法使得机械系统结构简单、稳定、扫描视场范围大、光谱分辨力高、实用性强以及成本低。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)探头与被测物体分别在场镜的两侧物象共轭位置，在所述探头与所述场镜之间安装X振镜和Y振镜；(2)在被测物体表面的目标位置处获取反射光；(3)所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的反射光导入到光谱仪；(4)控制所述X振镜和所述Y振镜扫描，获取被测物体表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到所述被测物体表面反射超光谱图。
2.根据权利要求1所述的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，其特征在于，步骤 (2)中的所述在被测物体表面的目标位置处获取反射光，具体为光源经过Y型光纤的(A)端进入所述探头、所述X振镜、所述Y振镜和所述场镜照射到所述被测物体表面的目标位置，在所述目标位置处发生反射，获取所述反射光。
3.根据权利要求1所述的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，其特征在于，步骤(2)中的所述在被测物体表面的目标位置处获取反射光，具体为外界照明光在所述被测物体表面的目标位置处发生反射，获取所述反射光。
4.根据权利要求1所述的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，其特征在于，步骤(3)中的所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的反射光导入到光谱仪，具体为所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的所述反射光经由Y型光纤的(B)端导入到所述光谱仪。
5.根据权利要求1所述的X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，其特征在于，步骤 (3)中的所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的反射光导入到光谱仪，具体为所述反射光经所述场镜、所述Y振镜和所述X振镜后进入所述探头，进入所述探头的所述反射光经由光纤导入到所述光谱仪。
全文摘要
本发明公开了一种X-Y振镜扫描式超光谱图数据采集方法，涉及对超光谱图数据的采集，所述方法包括以下步骤探头与被测物体分别在场镜的两侧物象共轭位置，在探头与场镜之间安装X振镜和Y振镜；在被测物体表面的目标位置处获取反射光；反射光经场镜、Y振镜和X振镜后进入探头，进入探头的反射光导入到光谱仪；控制X振镜和Y振镜扫描，获取被测物体表面预设区域内所有位置的反射光谱，从而获取到被测物体表面反射超光谱图。通过该方法使得机械系统结构简单、稳定、扫描视场范围大、光谱分辨力高、实用性强以及成本低。
文档编号G01J3/02GK102200476SQ201110022249
公开日2011年9月28日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者李刚, 林凌, 赵静 申请人:天津大学