地物光谱仪的制作方法

本发明涉及光谱领域，具体涉及一种地物光谱仪。

背景技术：

地物波谱仪是测量地表植被、农作物、土壤、岩石、水体等地物光谱的光电仪器，一般为单通道或者多通道，也可装配更多通道。整机由光学系统、电子线路系统组成。体型小巧轻便，野外工作可装在三角架上，也可手持进行测量。量测的物理内容有亮度、照度反射率、分光反射率、光谱分布等项目。地物光谱仪把数据的测量、采集存储和运算集于一体，是采集地物光谱数据的重要仪器，也是提取地物光谱特征信息的重要工具。

在使用地物波谱仪进行测量时，有时需要获取地物波谱仪与被测试对象的距离以及被测试对象的面积，目前市面上普遍采用手工方式计算测试距离与被测对象的面积，如果需要更为准确的数据还需要量尺和角度仪附件辅助测试，大大降低了测试效率及数据的准确性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地物光谱仪，能在探测的同时准确的获取被测区域的面积以及探测的高度信息。

本发明实施例提供了一种地物光谱仪，包括地物光谱仪本体、设置在所述地物光谱仪本体第一侧面的测距传感器、探测头，设置于所述地物光谱仪内的角度传感器、控制器以及设置于与第一侧面相对的第二侧面上的显示屏；其中，所述控制器与所述测距传感器、探测头、角度传感器以及显示屏均电连接；所述控制器内存储有可执行代码，所述可执行代码能够被所述控制器执行，以实现如下步骤：

获取所述角度传感器检测的所述地物光谱仪的角度信息；

获取所述测距传感器检测的所述地物光谱仪本体与被测区域的距离信息；

获取由探测头检测的被测区域的光谱信息；

根据所述角度信息、所述距离信息以及所述探测头的视场角，计算所述所述被测区域的面积；

在显示屏上显示所述被测区域的面积以及光谱信息。

优选地，所述角度传感器为陀螺仪传感器。

优选地，所述测距传感器为红外测距传感器。

优选地，根据所述角度信息、所述距离信息以及所述探测头的视场角，计算所述所述被测区域的面积，具体为：

当所述角度信息β为90度时，判断所述距离信息是否大于预设阈值；

若否，则所述被测区域的直径为y＝d+2*x*tan(a/2)；

若是，则所述被测区域的直径为y＝2*x*tan(a/2)；

其中，d为探测头的直径，x为距离信息，a为探测头的视场角。

优选地，所述预设阈值为2米。

优选地，当所述角度信息β不为90度时，所述被测区域的直径y＝h[tan(β+α)-tan(β+α)]；

其中，h＝x*cosβ,α＝a/2。

优选地，所述地物光谱仪还包括设置于所述第一侧面的摄像头；则所述显示屏还同时显示由所述摄像头拍摄获得的被测区域的图像信息。

上述一个实施例中，通过增加角度传感器和测距传感器，使得地物光谱仪在使用时，能准确快速的获取被测区域的面积、测量时的高度信息和角度信息，便于后续的数据整理和分析。

附图说明

图1是本发明实施例提供的地物光谱仪的立体结构图。

图2是本发明实施例提供的地物光谱仪的在第一侧面的示意图。

图3是本发明实施例提供的地物光谱仪的硬件示意图。

图4是本发明实施例提供的地物光谱仪的工作流程图。

图5是本发明实施例提供的地物光谱仪的一种探测示意图。

图6是本发明实施例提供的地物光谱仪的另一种探测示意图。

图7是本发明实施例提供的地物光谱仪的一种显示界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，本发明实施例提供了一种地物光谱仪，包括地物光谱仪本体10、设置在所述地物光谱仪本体10第一侧面11的测距传感器20、探测头30，设置于所述地物光谱仪内的角度传感器40、控制器50以及设置于与第一侧面11相对的第二侧面12上的显示屏60；其中，所述控制器50与所述测距传感器20、探测头30、角度传感器40以及显示屏50均电连接；所述控制器50内存储有可执行代码，所述可执行代码能够被所述控制器执行，以实现如下步骤：

s101，获取所述角度传感器检测的所述地物光谱仪的角度信息。

在本实施例中，所述角度传感器40可为陀螺仪传感器，其设置于所述地物光谱仪本体10内，并可以测量所述地物光谱仪本体10的角度信息。

在本实施例中，所述陀螺仪传感器的型号可为mc3430，其可测量的角度范围为0-180度。当然，在本发明的其他实施例中，也可以根据实际需要采用其他型号的陀螺仪传感器，本发明不做具体限定。

s102，获取所述测距传感器检测的所述地物光谱仪本体与被测区域的距离信息。

在本实施例中，所述测距传感器20可为红外测距传感器，其与所述探测头30一并固定于所述第一侧面11上，当所述探测头30对被测区域发出探测信号时，所述测距传感器20同时一并获取所述地物光谱仪与所述被测区域的距离信息，其中，该距离信息为所述测距传感器20与被测区域的直线距离信息，并非所述地物光谱仪的垂直高度。

在本实施例中，所述红外测距传感器的型号可为gy-53vl53l1x。当然，在本发明的其他实施例中，也可以根据实际需要采用其他型号的红外测距传感器，本发明不做具体限定。

s103，获取由探测头检测的被测区域的光谱信息。

在本实施例中，在探测时，所述探测头30可发出预定波长的探测光，该探测光发射到被测区域后，在所述被测区域内的物体的表面发生曼散射，并返光谱信息。

其中，一般来说，所述探测头30具有一定的视场角，即其探测范围由该视场角来决定，视场角可根据实际需要选择为1/8/15/25度等，本发明不做具体限定。

s104，根据所述角度信息、所述距离信息以及所述探测头的视场角，计算所述所述被测区域的面积。

如图5所示，在本实施例中，当所述角度信息β为90度时，即说明所述地物光谱仪的探测方向与被测区域是垂直的，此时所述距离信息即等于所述地物光谱仪的垂直高度。

其中，由于探测头30本身也有一定的直径，因此如果高度比较低的时候，探测头30本身的直径造成的影响不可完全忽略。

因此，在计算被测区域面积的时候，要先判断所述距离信息是否大于预设阈值(例如设置为1米)。其中：

如果所述距离信小于所述预设阈值，则所述被测区域的直径y为：

y＝d+2*x*tan(a/2)；

如果所述距离信大于所述预设阈值，则所述被测区域的直径y为：

y＝2*x*tan(a/2)。

这里，d为探测头30的直径，x为距离信息，a为探测头30的视场角。

在本实施例中，如图6所示，如果所述角度信息β不为90度时，则说明此时所述地物光谱仪的探测方向是倾斜的，此时被测区域呈椭圆形，因此需要根据角度信息进行计算来获得被测区域的长半轴、短半轴以及所述地物光谱仪的垂直高度：

其中，图6中，w为实线的长度，z为虚线的长度，且z＝h[tan(β+α)-tanβ]；α＝a/2。

w可由余弦公式算出也可用直角的性质去求

椭圆的长半轴的长度设为a，短半轴设为b。则有：

2a＝h[tan(β+α)-tan(β-α)]；

线bc为椭圆与圆的相切线，线ob为顶点与相切边缘点的连线。

线ob所在的三角形是直角三角形，已知一条直角边x和一个角α，则线bc长度的一半为xtanα。线de的长度为

以椭圆的中心点为原点，长轴为x轴，短轴为y轴，建立坐标系。则线ob与线bc的交点及椭圆上的点的坐标为(a-z,xtanα)。

由椭圆方程已知a和椭圆上某个点的坐标(a-z,xtanα)，代入椭圆方程则可以算出短半轴b的值。

由此可知椭圆的面积为s＝πab。

s105，在显示屏上显示所述被测区域的面积以及光谱信息。

在本实施例中，在获得所述被测区域的面积、光谱信息以及所述地物光谱仪的垂直高度后，可将其显示于所述显示屏60上，从而用户可以非常直观的获取到本次的探测结果，便于后续对数据的归类和分析。

进一步的，所述地物光谱仪还可包括设置于所述第一侧面11的摄像头70；则所述显示屏60还同时显示由所述摄像头70拍摄获得的被测区域的图像信息。

其中，如图7所示，在本实施例中，所述显示屏60在其左边显示了被测区域的图像、面积以及地物光谱仪的测量高度和测量角度，在右边则显示了对于的光谱信息，如此，用户可以更全面的获取本次的探测情况并对其进行保存，便于后续的数据归类和分析。

综上所述，本实施例中，通过在地物光谱仪上增加角度传感器和测距传感器，使得地物光谱仪在使用时，能准确快速的获取被测区域的面积、测量高度和测量角度信息，便于后续的数据整理和分析。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。