CN109580495A - 一种基于高光谱图像的解混装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于高光谱图像的解混装置及方法，属于高光谱图像技术处理领域。该装置包括底板、移动轮、伸缩杆、箱体、操作台、第一操作面板、第一操作按钮、第二操作面板、开关、插座、第二操作按钮、计算机、显示屏、步进电机、转轴、传输台、样品放置板、卤素灯、固定板、面阵相机、光谱仪、通风口、防护罩、驱动电机、扇叶、活性炭网、导流板、第一隔板、蓄电池、电池安装板、固定螺栓、第二隔板、电箱、连接线和安装孔，所述底板的底部四角均铰接有移动轮，所述底板的顶部一端通过伸缩杆安装有箱体，所述箱体的底部一侧对应两端均开设有通风口，所述箱体的内壁底部中间焊接有防护罩，本发明，结构简单，移动方便，操作方便，散热效果好。
Description
技术领域
本发明属于高光谱图像技术处理领域，涉及一种基于高光谱图像的解混装置及方法。
背景技术
光谱分辨率在101数量级范围内的光谱图像称为高光谱图像，遥感技术经过20世纪后半叶的发展，无论在理论上、技术上和应用上均发生了重大的变化，其中，高光谱图像技术的出现和快速发展无疑是这种变化中十分突出的一个方面，通过搭载在不同空间平台上的高光谱传感器，即成像光谱仪，在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像，在获得地表图像信息的同时，也获得其光谱信息，第一次真正做到了光谱与图像的结合，由于光谱成像仪的空间分辨率限制和地物的复杂多样性，高光谱图像的某些像元中往往包含多种物质，需要对高光谱图像解混，现有的基于高光谱图像解混的装置结构复杂，移动不方便，操作不方便，同时装置在使用过程中产生大量的热量，装置散热效果差，容易造成装置内电子元件的损坏，因此设计一种基于高光谱图像的解混装置及方法是很有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于高光谱图像的解混装置及方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于高光谱图像的解混装置，包括底板(1)、移动轮(2)、伸缩杆(3)、箱体(4)、操作台(5)、第一操作面板(6)、第一操作按钮(7)、第二操作面板(8)、开关(9)、插座(10)、第二操作按钮(11)、计算机(12)、显示屏(13)、步进电机(14)、转轴(15)、传输台(16)、样品放置板(17)、卤素灯(18)、固定板(19)、面阵相机(20)、光谱仪(21)、通风口(22)、防护罩(23)、驱动电机(24)、扇叶(25)、活性炭网(26)、导流板(27)、第一隔板(28)、蓄电池(29)、电池安装板(30)、固定螺栓(31)、第二隔板(32)、电箱(33)、连接线(34)和安装孔(35)；
所述底板(1)的底部四角均铰接有移动轮(2)；所述底板(1)的顶部一端通过伸缩杆(3)安装有箱体(4)；
所述箱体(4)的底部一侧对应两端均开设有通风口(22)，所述箱体(4)的内壁底部中间焊接有防护罩(23)；
所述防护罩(23)的内壁底部中间设置有驱动电机(24)；所述驱动电机(24)的输出轴通过联轴器与扇叶(25)连接；所述防护罩(23)的顶部安装有第一隔板(28)，且第一隔板(28)的两端与箱体(4)的内壁连接，所述第一隔板(28)的顶部中间设置有蓄电池(29)；
所述蓄电池(29)的上方安装有第二隔板(32)，且第二隔板(32)的两端与箱体(4)的内壁连接，所述第二隔板(32)的顶部中间设置有电箱(33)；
所述箱体(4)的顶部安装有操作台(5)，所述操作台(5)的一端设置有第一操作面板(6)，所述第一操作面板(6)上安装有第一操作按钮(7)，所述第一操作面板(6)一侧设置有第二操作面板(8)，所述第二操作面板(8)上一端安装有第二操作按钮(11)，所述第二操作面板(8)上另一端安装有开关(9)，所述开关(9)一侧设置有插座(10)；
所述操作台(5)的另一端设置有计算机(12)，所述计算机(12)上安装有显示屏(13)，所述箱体(4)的一侧铰接有固定板(19)，所述固定板(19)的顶部设置有面阵相机(20)，所述固定板(19)的底部设置有光谱仪(21)；
所述底板(1)的顶部另一端焊接有步进电机(14)，所述步进电机(14)的输出轴通过联轴器与转轴(15)连接，所述转轴(15)的顶部设置有传输台(16)，所述传输台(16)的顶部中间安装有样品放置板(17)，所述传输台(16)的一侧对应两端均设置有卤素灯(18)，且卤素灯(18)底部与底板(1)连接。
进一步，所述箱体(4)的表面一侧通过合页铰接有箱门，且箱门上一端设置有拉手。
进一步，所述通风口(22)的内部一侧安装有防尘网，所述通风口(22)的内部另一侧安装有干燥棉。
进一步，所述防护罩(23)的内壁顶部两端通过导流板(27)连接，所述导流板(27)的底部安装有活性炭网(26)。
进一步，所述蓄电池(29)的一侧对应两端均通过固定螺栓(31)安装有电池安装板(30)。
进一步，所述箱体(4)的内壁一侧开设有安装孔(35)，所述固定板(19)与安装孔(35)为配合结构。
进一步，所述电箱(33)的一侧设置有连接线(34)，且连接线(34)的一端分别与面阵相机(20)和光谱仪(21)连接。
进一步，所述箱体(4)的一侧底部均匀开设有通孔。
基于所述装置的解混方法，该方法包括：
步骤一，装置调试；
步骤二，样品安装和移动；
步骤三，高光谱成像；
步骤四，数据计算分析；
所述步骤一中，通过移动轮(2)将装置移动到指定位置，调整伸缩杆(3)的长度，将箱体(4)调整到合适的高度，通过将开关(9)开启，使得蓄电池(29)为该装置供电，从而将设备启动，检查设备能够正常运转，通过第二操作面板(8)上的第二操作按钮(11)进行数据参数初始化调整；
所述步骤二中，将样品放置在传输台(16)顶部的样品放置板(17)上，步进电机(14)工作，通过转轴(15)带动传输台(16)移动，进一步带动样品移动；
所述步骤三中，卤素灯(18)为样品提供照明，产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，通过光谱仪(21)把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机(20)上，通过连接线(34)将数据传递给电箱(33)；
所述步骤四中，通过第一操作面板(6)上的第一操作按钮(7)将高光谱成像后电箱(33)接收的数据在计算机(12)上的显示屏(13)进行数据分析与计算，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行高光谱图像解混。
进一步，所述步骤四中通过计算机(12)建立包含类内与非类内端元的线性光谱混合模型，将光谱间的协方差平方和作为相关性函数，增加类内端元光谱间、非类内端元光谱间、类内与非类内端元光谱间的相关性约束，根据建立的线性光谱混合模型和确定的相关性约束，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行解混。
本发明的有益效果在于：本发明通过移动轮将装置移动到指定位置，调整伸缩杆的长度，将箱体调整到合适的高度，通过将开关开启，使得蓄电池为该装置供电，从而将设备启动，检查设备能够正常运转，通过第二操作面板上的第二操作按钮进行数据参数初始化调整；将样品放置在传输台顶部的样品放置板上，步进电机工作，通过转轴带动传输台移动，进一步带动样品移动；卤素灯为样品提供照明，产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，通过光谱仪把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机上，通过连接线将数据传递给电箱；通过第一操作面板上的第一操作按钮将高光谱成像后电箱接收的数据在计算机上的显示屏进行数据分析与计算，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行高光谱图像解混；装置结构简单，移动方便，操作方便；驱动电机工作，带动扇叶转动，通过通风口将外界空气导入到箱体内，通过活性炭网吸附空气中的杂质，洁净的空气通过导流板导向电子元件，将其上的热量进行热交换带走，配合箱体的一侧底部的通孔，提高了装置的散热效果。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的箱体内部结构示意图；
图3为本发明的防护罩内部结构示意图；
图4为本发明的传输台结构示意图；
图5为本发明的方法流程图。
附图标记：1-底板；2-移动轮；3-伸缩杆；4-箱体；5-操作台；6-第一操作面板；7-第一操作按钮；8-第二操作面板；9-开关；10-插座；11-第二操作按钮；12-计算机；13-显示屏；14-步进电机；15-转轴；16-传输台；17-样品放置板；18-卤素灯；19-固定板；20-面阵相机；21-光谱仪；22-通风口；23-防护罩；24-驱动电机；25-扇叶；26-活性炭网；27-导流板；28-第一隔板；29-蓄电池；30-电池安装板；31-固定螺栓；32-第二隔板；33-电箱；34-连接线；35-安装孔。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种基于高光谱图像的解混装置，包括底板1、移动轮2、伸缩杆3、箱体4、操作台5、第一操作面板6、第一操作按钮7、第二操作面板8、开关9、插座10、第二操作按钮11、计算机12、显示屏13、步进电机14、转轴15、传输台16、样品放置板17、卤素灯18、固定板19、面阵相机20、光谱仪21、通风口22、防护罩23、驱动电机24、扇叶25、活性炭网26、导流板27、第一隔板28、蓄电池29、电池安装板30、固定螺栓31、第二隔板32、电箱33、连接线34和安装孔35，底板1的底部四角均铰接有移动轮2，底板1的顶部一端通过伸缩杆3安装有箱体4，箱体4的底部一侧对应两端均开设有通风口22，箱体4的内壁底部中间焊接有防护罩23，防护罩23的内壁底部中间设置有驱动电机24，驱动电机24的输出轴通过联轴器与扇叶25连接，防护罩23的顶部安装有第一隔板28，且第一隔板28的两端与箱体4的内壁连接，第一隔板28的顶部中间设置有蓄电池29，蓄电池29的上方安装有第二隔板32，且第二隔板32的两端与箱体4的内壁连接，第二隔板32的顶部中间设置有电箱33，箱体4的顶部安装有操作台5，操作台5的一端设置有第一操作面板6，第一操作面板6上安装有第一操作按钮7，第一操作面板6一侧设置有第二操作面板8，第二操作面板8上一端安装有第二操作按钮11，第二操作面板8上另一端安装有开关9，开关9一侧设置有插座10，操作台5的另一端设置有计算机12，计算机12上安装有显示屏13，箱体4的一侧铰接有固定板19，固定板19的顶部设置有面阵相机20，固定板19的底部设置有光谱仪21，底板1的顶部另一端焊接有步进电机14，步进电机14的输出轴通过联轴器与转轴15连接，转轴15的顶部设置有传输台16，传输台16的顶部中间安装有样品放置板17，传输台16的一侧对应两端均设置有卤素灯18，且卤素灯18底部与底板1连接。
请参阅图5，本发明提供一种技术方案：一种基于高光谱图像的解混装置的方法，包括步骤一，装置调试；步骤二，样品安装和移动；步骤三，高光谱成像；步骤四，数据计算分析；
其中上述步骤一中，通过移动轮2将装置移动到指定位置，调整伸缩杆3的长度，将箱体4调整到合适的高度，通过将开关9开启，使得蓄电池29为该装置供电，从而将设备启动，检查设备能够正常运转，通过第二操作面板8上的第二操作按钮11进行数据参数初始化调整；
其中上述步骤二中，将样品放置在传输台16顶部的样品放置板17上，步进电机14工作，通过转轴15带动传输台16移动，进一步带动样品移动；
其中上述步骤三中，卤素灯18为样品提供照明，产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，通过光谱仪21把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机20上，通过连接线34将数据传递给电箱33；
其中上述步骤四中，通过第一操作面板6上的第一操作按钮7将高光谱成像后电箱33接收的数据在计算机12上的显示屏13进行数据分析与计算，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行高光谱图像解混。
根据上述技术方案，箱体4的表面一侧通过合页铰接有箱门，且箱门上一端设置有拉手。
根据上述技术方案，通风口22的内部一侧安装有防尘网，通风口22的内部另一侧安装有干燥棉。
根据上述技术方案，防护罩23的内壁顶部两端通过导流板27连接，导流板27的底部安装有活性炭网26。
根据上述技术方案，蓄电池29的一侧对应两端均通过固定螺栓31安装有电池安装板30。
根据上述技术方案，箱体4的内壁一侧开设有安装孔35，固定板19与安装孔35为配合结构。
根据上述技术方案，电箱33的一侧设置有连接线34，且连接线34的一端分别与面阵相机20和光谱仪21连接。
根据上述技术方案，箱体4的一侧底部均匀开设有通孔。
根据上述技术方案，步骤四中通过计算机12建立包含类内与非类内端元的线性光谱混合模型，将光谱间的协方差平方和作为相关性函数，增加类内端元光谱间、非类内端元光谱间、类内与非类内端元光谱间的相关性约束，根据建立的线性光谱混合模型和确定的相关性约束，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行解混。
基于上述，本发明的优点在于，本发明使用时，通过移动轮2将装置移动到指定位置，调整伸缩杆3的长度，将箱体4调整到合适的高度，通过将开关9开启，使得蓄电池29为该装置供电，从而将设备启动，检查设备能够正常运转，通过第二操作面板8上的第二操作按钮11进行数据参数初始化调整；将样品放置在传输台16顶部的样品放置板17上，步进电机14工作，通过转轴15带动传输台16移动，进一步带动样品移动；卤素灯18为样品提供照明，产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，通过光谱仪21把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机20上，通过连接线34将数据传递给电箱33；通过第一操作面板6上的第一操作按钮7将高光谱成像后电箱33接收的数据在计算机12上的显示屏13进行数据分析与计算，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行高光谱图像解混；装置结构简单，移动方便，操作方便；驱动电机24工作，带动扇叶25转动，通过通风口22将外界空气导入到箱体4内，通过活性炭网26吸附空气中的杂质，洁净的空气通过导流板27导向电子元件，将其上的热量进行热交换带走，配合箱体4的一侧底部的通孔，提高了装置的散热效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：包括底板(1)、移动轮(2)、伸缩杆(3)、箱体(4)、操作台(5)、第一操作面板(6)、第一操作按钮(7)、第二操作面板(8)、开关(9)、插座(10)、第二操作按钮(11)、计算机(12)、显示屏(13)、步进电机(14)、转轴(15)、传输台(16)、样品放置板(17)、卤素灯(18)、固定板(19)、面阵相机(20)、光谱仪(21)、通风口(22)、防护罩(23)、驱动电机(24)、扇叶(25)、活性炭网(26)、导流板(27)、第一隔板(28)、蓄电池(29)、电池安装板(30)、固定螺栓(31)、第二隔板(32)、电箱(33)、连接线(34)和安装孔(35)；
所述底板(1)的底部四角均铰接有移动轮(2)；所述底板(1)的顶部一端通过伸缩杆(3)安装有箱体(4)；
所述箱体(4)的底部一侧对应两端均开设有通风口(22)，所述箱体(4)的内壁底部中间焊接有防护罩(23)；
所述防护罩(23)的内壁底部中间设置有驱动电机(24)；所述驱动电机(24)的输出轴通过联轴器与扇叶(25)连接；所述防护罩(23)的顶部安装有第一隔板(28)，且第一隔板(28)的两端与箱体(4)的内壁连接，所述第一隔板(28)的顶部中间设置有蓄电池(29)；
所述蓄电池(29)的上方安装有第二隔板(32)，且第二隔板(32)的两端与箱体(4)的内壁连接，所述第二隔板(32)的顶部中间设置有电箱(33)；
所述箱体(4)的顶部安装有操作台(5)，所述操作台(5)的一端设置有第一操作面板(6)，所述第一操作面板(6)上安装有第一操作按钮(7)，所述第一操作面板(6)一侧设置有第二操作面板(8)，所述第二操作面板(8)上一端安装有第二操作按钮(11)，所述第二操作面板(8)上另一端安装有开关(9)，所述开关(9)一侧设置有插座(10)；
所述操作台(5)的另一端设置有计算机(12)，所述计算机(12)上安装有显示屏(13)，所述箱体(4)的一侧铰接有固定板(19)，所述固定板(19)的顶部设置有面阵相机(20)，所述固定板(19)的底部设置有光谱仪(21)；
所述底板(1)的顶部另一端焊接有步进电机(14)，所述步进电机(14)的输出轴通过联轴器与转轴(15)连接，所述转轴(15)的顶部设置有传输台(16)，所述传输台(16)的顶部中间安装有样品放置板(17)，所述传输台(16)的一侧对应两端均设置有卤素灯(18)，且卤素灯(18)底部与底板(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述箱体(4)的表面一侧通过合页铰接有箱门，且箱门上一端设置有拉手。
3.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述通风口(22)的内部一侧安装有防尘网，所述通风口(22)的内部另一侧安装有干燥棉。
4.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述防护罩(23)的内壁顶部两端通过导流板(27)连接，所述导流板(27)的底部安装有活性炭网(26)。
5.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述蓄电池(29)的一侧对应两端均通过固定螺栓(31)安装有电池安装板(30)。
6.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述箱体(4)的内壁一侧开设有安装孔(35)，所述固定板(19)与安装孔(35)为配合结构。
7.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述电箱(33)的一侧设置有连接线(34)，且连接线(34)的一端分别与面阵相机(20)和光谱仪(21)连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于高光谱图像的解混装置，其特征在于：所述箱体(4)的一侧底部均匀开设有通孔。
9.基于权利要求1～8中任一项所述装置的解混方法，其特征在于：该方法包括：
步骤一，装置调试；
步骤二，样品安装和移动；
步骤三，高光谱成像；
步骤四，数据计算分析；
所述步骤一中，通过移动轮(2)将装置移动到指定位置，调整伸缩杆(3)的长度，将箱体(4)调整到合适的高度，通过将开关(9)开启，使得蓄电池(29)为该装置供电，从而将设备启动，检查设备能够正常运转，通过第二操作面板(8)上的第二操作按钮(11)进行数据参数初始化调整；
所述步骤二中，将样品放置在传输台(16)顶部的样品放置板(17)上，步进电机(14)工作，通过转轴(15)带动传输台(16)移动，进一步带动样品移动；
所述步骤三中，卤素灯(18)为样品提供照明，产生的光与被检测对象作用后成为物理或化学信息的载体，通过光谱仪(21)把宽波长的混合光分散为不同频率的单波长光，并把分散光投射到面阵相机(20)上，通过连接线(34)将数据传递给电箱(33)；
所述步骤四中，通过第一操作面板(6)上的第一操作按钮(7)将高光谱成像后电箱(33)接收的数据在计算机(12)上的显示屏(13)进行数据分析与计算，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行高光谱图像解混。
10.根据权利要求9所述的种基于高光谱图像的解混方法，其特征在于：所述步骤四中通过计算机(12)建立包含类内与非类内端元的线性光谱混合模型，将光谱间的协方差平方和作为相关性函数，增加类内端元光谱间、非类内端元光谱间、类内与非类内端元光谱间的相关性约束，根据建立的线性光谱混合模型和确定的相关性约束，建立目标函数，应用非负矩阵分解算法进行解混。
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