CN109060166B - 一种水下温度遥感测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水下温度遥感测量方法，包括以下步骤：步骤S1、获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；步骤S2、选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；步骤S3、利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。本发明提供的水下温度遥感测量方法具有较高的精度以及较好的实时性。

Description

一种水下温度遥感测量方法及系统
技术领域
本发明涉及水下温度遥感技术领域，具体涉及一种水下温度遥感测量方法及系统。
背景技术
布里渊散射是由于介质的密度波动引起的光的非弹性散射现象。这种介质密度波动也会造成光子的频率上的变化，体现在频谱上则是相对于入射光子的频率偏移。对于大量同频率光子以同一方向入射介质时，散射光不但会发生布里渊频移，并且还会因为与介质的原子或分子相互作用而产生展宽效应，最终其在频谱体现为相对于激光中心频率发生了偏移的布里渊散射峰，通过布里渊散射峰可以得到海水温度。
对实际的应用而言，接收到的散射光谱图像会混杂一定的噪声，会对参数的提取造成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种水下温度遥感测量方法，解决现有技术中散射光谱图像混杂噪声，影响水喜爱温度遥感测量精度的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种水下温度遥感测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
步骤S2、选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；
步骤S3、利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
本发明还提供一种水下温度遥感测量系统，包括散射光谱图获取装置以及处理器，所述散射光谱图获取装置与所述处理器电连接；
所述散射光谱图获取装置用于获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
所述处理器用于选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：提出一种基于等信噪比的散射光谱图的水下温度遥感测量方法，对同一信噪比的多组散射光谱图的布里渊线宽和布里渊频移数据取平均值，能够大大的减少噪声信号对测量结果的影响，提高测量精度，保证测量稳定性。
附图说明
图1是本发明提供的水下温度遥感测量方法的流程图；
图2是本发明提供的水下温度遥感测量系统的结构示意图。
附图标记：
1、散射光谱图获取装置，11、激光器，12、望远镜，13、F-P标准具，14、聚焦透镜，15、ICCD，2、处理器，3、水上温度计。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明的实施例1提供了一种水下温度遥感测量方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
步骤S2、选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；
步骤S3、利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
本发明通过对多组等信噪比散射光谱图的布里渊线宽以及布里渊频移求平均值的方法，大大减小了噪声信号对水下温度遥感测量结果的影响，提高了水下温度遥感测量的精确度，保证了测量的实时性。
优选的，所述步骤S1具体包括：
步骤S11、向待测水域发射激光，接收所述激光的后向瑞利布里渊散射光；
步骤S12、获取所述后向瑞利布里渊散射光的干涉环，并对所述干涉环进行聚焦，获取经聚焦后的图像得到所述散射光谱图。
对激光的后向瑞利布里渊散射光，并对其进行干涉、聚焦，得到清晰的散射光谱图。
优选的，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、测量待测水域的水上温度；
步骤S32、在所述水上温度低于设定阈值时，利用所述布里渊线宽平均值进行温度反演得到待测水域的温度；在所述水上温度高于设定阈值时，利用所述布里渊频移平均值进行温度反演得到待测水域的温度。
在水上温度较低时，布里渊线宽的变化更为明显，因此采用布里渊线宽平均值进行温度反演；在水上温度较高时，布里渊频移的变化更为明显，采用布里渊频移平均值进行温度反演；进一步提高水下温度遥感测量的精度。
优选的，所述等信噪比散射光谱图的数量为4-6组。
获取的等信噪比散射光谱图的数量越多，则测量精度越高，但是数量过多会大大影响测量的实时性，因此获取4-6组等信噪比散射光谱图较为合适，即能保证测量的精确性，又可以保证测量的实时性。
实施例2：
如图2所示，本发明的实施例2提供了一种水下温度遥感测量系统，包括散射光谱图获取装置1以及处理器2，所述散射光谱图获取装置1与所述处理器2电连接；
所述散射光谱图获取装置1用于获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
所述处理器2用于选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
本发明提供的水下温度遥感测量系统基于上述水下温度遥感测量方法，因此上述水下温度遥感测量方法所具备的技术效果，水下温度遥感测量系统同样具备，在此不再赘述。
优选的，如图2所示，所述散射光谱图获取装置1包括激光器11、望远镜12、F-P标准具13、聚焦透镜14以及ICCD15；
所述激光器11用于向待测水域发射激光；
所述望远镜12用于接收所述激光的后向瑞利布里渊散射光；
所述F-P标准具13用于获取所述后向瑞利布里渊散射光的干涉环；
所述聚焦透镜14用于对所述干涉环进行聚焦；
所述ICCD15用于获取经聚焦后的图像得到所述散射光谱图。
使用激光器11向水下打出一道激光，并通过望远镜12接收后向瑞利布里渊散射光，后向瑞利布里渊散射光经过F-P标准具13形成干涉环，经由聚焦透镜14聚焦后，在ICCD15上成像，通过ICCD15获得多组等信噪比的散射光谱图。采用F-P标准具13结合ICCD15的散射光谱图采集方法，可以实时获取水下布里渊散射信号，具有良好的实时性。
具体的，本发明中ICCD15即增强电荷耦合器件，由像增强器与可见光CCD耦合而成，本发明中ICCD15采用现有技术实现即可。
优选的，所述激光器11为脉冲激光器。
脉冲激光器具有低脉冲能量高重复频率的优点，可以保证多组等信噪比散射光谱图的实时性，同时还可降低能耗。
优选的，水下温度遥感测量系统还包括水上温度计3，所述水上温度计3与所述处理器2电连接；
所述水上温度计3用于测量待测水域的水上温度；
所述处理器2用于判断所述水上温度是否高于设定阈值，并在水上温度低于设定阈值时，利用所述布里渊线宽平均值进行温度反演得到待测水域的温度；在所述水上温度高于设定阈值时，利用所述布里渊频移平均值进行温度反演得到待测水域的温度。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水下温度遥感测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
步骤S2、选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；
步骤S3、利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
2.根据权利要求1所述的水下温度遥感测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S11、向待测水域发射激光，接收所述激光的后向瑞利布里渊散射光；
步骤S12、获取所述后向瑞利布里渊散射光的干涉环，并对所述干涉环进行聚焦，获取经聚焦后的图像得到所述散射光谱图。
3.根据权利要求1所述的水下温度遥感测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
步骤S31、测量待测水域的水上温度；
步骤S32、在所述水上温度低于设定阈值时，利用所述布里渊线宽平均值进行温度反演得到待测水域的温度；在所述水上温度高于设定阈值时，利用所述布里渊频移平均值进行温度反演得到待测水域的温度。
4.根据权利要求1所述的水下温度遥感测量方法，其特征在于，所述等信噪比散射光谱图的数量为4-6组。
5.一种水下温度遥感测量系统，其特征在于，包括散射光谱图获取装置以及处理器，所述散射光谱图获取装置与所述处理器电连接；
所述散射光谱图获取装置用于获取待测水域的瑞利布里渊散射的散射光谱图；
所述处理器用于选取多组信噪比相等的等信噪比散射光谱图，并计算多组所述等信噪比散射光谱图的布里渊线宽平均值以及布里渊频移平均值；利用所述布里渊线宽平均值或布里渊频移平均值进行温度反演，得到待测水域的温度。
6.根据权利要求5所述的水下温度遥感测量系统，其特征在于，所述散射光谱图获取装置包括激光器、望远镜、F-P标准具、聚焦透镜以及ICCD；
所述激光器用于向待测水域发射激光；
所述望远镜用于接收所述激光的后向瑞利布里渊散射光；
所述F-P标准具用于获取所述后向瑞利布里渊散射光的干涉环；
所述聚焦透镜用于对所述干涉环进行聚焦；
所述ICCD用于获取经聚焦后的图像得到所述散射光谱图。
7.根据权利要求6所述的水下温度遥感测量系统，其特征在于，所述激光器为脉冲激光器。
8.根据权利要求5所述的水下温度遥感测量系统，其特征在于，还包括水上温度计，所述水上温度计与所述处理器电连接；
所述水上温度计用于测量待测水域的水上温度；
所述处理器用于判断所述水上温度是否高于设定阈值，并在水上温度低于设定阈值时，利用所述布里渊线宽平均值进行温度反演得到待测水域的温度；在所述水上温度高于设定阈值时，利用所述布里渊频移平均值进行温度反演得到待测水域的温度。
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