CN111579071A - 一种多功能推扫式高光谱成像方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及遥感测量和高光谱技术领域，且公开了一种多功能推扫式高光谱成像系统，包括电动镜头、电动镜头移动机构、光谱仪分光器、光谱成像传感器、推扫机构、预览成像传感器、光谱成像仪本体、电机控制驱动器和限位开关，所述电动镜头安装在电动镜头移动机构上方，所述光谱仪分光器设置在电动镜头的后方，所述预览成像传感器安装在光谱仪分光器上方。本发明通过单镜头双成像传感器结构设计，经由两套电动线性移动机构，实现内置推扫成像和自动对焦调节。本发明可自动调节曝光时间，且系统软件采样BS架构，方便部署。采用网页界面软件，且参数自动计算和检校，使用很方便，省去了通讯连线，便于移动设备部署，便于野外作业。
Description
技术领域
本发明涉及遥感测量和高光谱技术领域，具体为一种多功能推扫式高光谱成像方法和系统。
背景技术
在现有高光谱成像系统实现形式中，多是功能单一、不自带存储、功耗较大且操作繁琐，需要有线连接到上位机进行操作，准备工作繁杂，系统调试时间长，且过度依赖专业操作人员，不便于野外使用，不利于无人机搭载或长时间室外无人值守运行。另一方面，想要得到可用的高光谱数据，需要好的光照条件，但若测量系统操作繁琐，需要很长的准备和调试时间，将会浪费或者错过优异的测量时机。
当前推扫式高光谱成像仪，分为内推扫和外推扫两种形式，但均为单一形式，不能较便捷的实现两种推扫方式的兼顾或切换。
为改变以上现状，急需一款功能完全、自带存储、功耗低、操作简便的高光谱成像系统，省去野外测量或机载作业时繁琐的前期准备和联调工作，减轻外业测量工作量，提升工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种多功能推扫式高光谱成像方法和系统，达到提升工作效率的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能推扫式高光谱成像系统，包括电动镜头、电动镜头移动机构、光谱仪分光器、光谱成像传感器、推扫机构、预览成像传感器、光谱成像仪本体、电机控制驱动器和限位开关，所述电动镜头安装在电动镜头移动机构上方，所述光谱仪分光器设置在电动镜头的后方，所述预览成像传感器安装在光谱仪分光器上方，所述光谱成像传感器设置在光谱仪分光器的后方，所述光谱成像传感器与光谱仪分光器位于同一中轴，所述电机控制驱动器设置于光谱成像传感器后方，所述光谱仪分光器安装在推扫机构上方，所述电动镜头移动机构、光谱仪分光器、光谱成像传感器、推扫机构和预览成像传感器均位于光谱成像仪本体内部，所述电动镜头设置在光谱成像仪本体前方上端，所述限位开关与光谱成像仪本体卡接。
优选的，所述光谱仪分光器与光谱成像传感器均分别放置于推扫机构上方且光谱仪分光器与光谱成像传感器并排硬连接。
优选的，所述光谱成像仪本体内设置有高光谱采集控制存储单元。
优选的，所述光谱仪分光器和光谱成像传感器经精密对中机械装调完成。
优选的，所述光谱成像仪本体带有网页界面软件，所述系统软件采样BS架构。
优选的，所述系统软件可与移动设备信号连接，所述移动设备为手机或平板。
一种多功能推扫式高光谱成像方法，包括以下步骤：
S1、使用移动设备登录网页界面软件，连接光谱成像仪本体，对操作软件进行部署，
S2、给定测量规划文件，系统启动，
S3、预览成像传感器移动到镜头中间，先预览测量区域，
S4、内置推扫机构对测量区域内进行推扫成像，被高光谱采集控制存储单元存储记录。
优选的，所述高光谱采集控制存储单元对外接访问接口为wifi局域网和千兆网口，同时配备4G和5G上网卡兼容电路。
优选的，所述推扫机构可以设置为禁用，系统自动切换为外推扫高光谱成像系统。
优选的，所述本系统操作软件所有参数都有默认值。
本发明提供了一种多功能推扫式高光谱成像方法和系统。具备以下有益效果：
(1)、本发明通过单镜头双成像传感器结构设计，经由两套电动线性移动机构，实现内置推扫成像和自动对焦调节。本发明可自动调节曝光时间，且系统软件采样BS架构，方便部署。采用网页界面软件，且参数自动计算和检校，使用很方便，省去了通讯连线，便于移动设备部署，便于野外作业。
(2)、本发明通过设置推扫机构，可方便的用于地面测量、机载和显微等用途，另外，因推扫机构可以通过自带软件停止，可以切换为外推扫，以实现大面积外推扫作业，提高作业效率，本发明操作简单，使用方便，大大节省外业的准备工作和对专业技术人员的依赖，使得测量时，误操作率低，数据更可靠，且能较好抓住好的天气窗口。
附图说明
图1为本发明系统工作原理图；
图2为本发明立体图；
图3为本发明内部结构示意图。
图中：1电动镜头、2电动镜头移动机构、3光谱仪分光器、4光谱成像传感器、5推扫机构、6预览成像传感器、7光谱成像仪本体、8电机控制驱动器、9限位开关、10高光谱采集控制存储单元。
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。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种多功能推扫式高光谱成像系统，包括电动镜头1、电动镜头移动机构2、光谱仪分光器3、光谱成像传感器4、推扫机构5、预览成像传感器6、光谱成像仪本体7、电机控制驱动器8和限位开关9，电动镜头1安装在电动镜头移动机构2上方，光谱仪分光器3设置在电动镜头1的后方，预览成像传感器6安装在光谱仪分光器3上方，光谱成像传感器4设置在光谱仪分光器3的后方，光谱仪分光器3和光谱成像传感器4经精密对中机械装调完成，光谱成像传感器4与光谱仪分光器3位于同一中轴，电机控制驱动器8设置于光谱成像传感器4后方，光谱仪分光器3与光谱成像传感器4均分别放置于推扫机构5上方且光谱仪分光器3与光谱成像传感器4并排硬连接，通过设置推扫机构5，可方便的用于地面测量、机载和显微等用途，另外，因推扫机构5可以通过自带软件停止，可以切换为外推扫，以实现大面积外推扫作业，提高作业效率，本发明操作简单，使用方便，大大节省外业的准备工作和对专业技术人员的依赖，使得测量时，误操作率低，数据更可靠，且能较好抓住好的天气窗口，本系统基于推扫机构5，使用图像清晰度评价算法，实现自动对焦，也可以取掉电动镜头1后，直接连接到显微镜C接口上，不需要额外装置和机构，较便捷地用于将高光谱成像用于显微测量场合，光谱仪分光器3安装在推扫机构5上方，电动镜头移动机构2、光谱仪分光器3、光谱成像传感器4、推扫机构5和预览成像传感器6均位于光谱成像仪本体7内部，限位开关9与光谱成像仪本体7卡接，光谱成像仪本体7带有自动曝光功能。自动曝光时，先采样区域中的均值和测区中的最大值加权的方式，进行曝光时间调节，光谱成像仪本体7内设置有高光谱采集控制存储单元10，光谱成像仪本体7带有网页界面软件，系统软件采样BS架构，系统软件可与移动设备信号连接，移动设备为手机或平板，电动镜头1设置在光谱成像仪本体7前方上端，光谱成像仪本体7正面底部右侧设置有卫星定位辅助惯导，光谱成像仪本体7配有卫星定位辅助惯导，并提供数据同步方式，使用户可以同步自己的辅助数据。
一种多功能推扫式高光谱成像方法，包括以下步骤：
S1、使用移动设备登录网页界面软件，连接光谱成像仪本体，对操作软件进行部署。
S2、给定测量规划文件，系统启动，本系统操作软件所有参数都有默认值，给定测量规划文件后，只需点击开始采集或者给系统采集触发脉冲，系统即可自动完成测量任务。
S3、预览成像传感器移动到镜头中间，先预览测量区域。
S4、内置推扫机构对测量区域内进行推扫成像，被高光谱采集控制存储单元存储记录，高光谱采集控制存储单元对外接访问接口为wifi局域网和千兆网口，同时配备4G和5G上网卡兼容电路，且推扫机构可以设置为禁用，系统自动切换为外推扫高光谱成像系统，用户近距离调参和操作时，使用web网页界面，经wifi局域网访问仪器内部的webserver,经由webserver配置仪器参数。远程使用和实时传输时，用户界面不变，硬件链路为4G或者5G。可以较方便的用于远程监测和无人值守自动化运行，通过单镜头双成像传感器结构设计，经由两套电动线性移动机构，实现内置推扫成像和自动对焦调节。本发明可自动调节曝光时间，且系统软件采样BS架构，方便部署。采用网页界面软件，且参数自动计算和检校，使用很方便，省去了通讯连线，便于移动设备部署，便于野外作业。
综上可得，本发明通过单镜头双成像传感器结构设计，经由两套电动线性移动机构，实现内置推扫成像和自动对焦调节。本发明可自动调节曝光时间，且系统软件采样BS架构，方便部署。采用网页界面软件，且参数自动计算和检校，使用很方便，省去了通讯连线，便于移动设备部署，便于野外作业，通过设置推扫机构5，可方便的用于地面测量、机载和显微等用途，另外，因推扫机构5可以通过自带软件停止，可以切换为外推扫，以实现大面积外推扫作业，提高作业效率，本发明操作简单，使用方便，大大节省外业的准备工作和对专业技术人员的依赖，使得测量时，误操作率低，数据更可靠，且能较好抓住好的天气窗口。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种多功能推扫式高光谱成像系统，包括电动镜头(1)、电动镜头移动机构(2)、光谱仪分光器(3)、光谱成像传感器(4)、推扫机构(5)、预览成像传感器(6)、光谱成像仪本体(7)、电机控制驱动器(8)和限位开关(9)，其特征在于：所述电动镜头(1)安装在电动镜头移动机构(2)上方，所述光谱仪分光器(3)设置在电动镜头(1)的后方，所述预览成像传感器(6)安装在光谱仪分光器(3)上方，所述光谱成像传感器(4)设置在光谱仪分光器(3)的后方，所述光谱成像传感器(4)与光谱仪分光器(3)位于同一中轴，所述电机控制驱动器(8)设置于光谱成像传感器(4)后方，所述光谱仪分光器(3)安装在推扫机构(5)上方，所述电动镜头移动机构(2)、光谱仪分光器(3)、光谱成像传感器(4)、推扫机构(5)和预览成像传感器(6)均位于光谱成像仪本体(7)内部，所述电动镜头(1)设置在光谱成像仪本体(7)前方上端，所述限位开关(9)与光谱成像仪本体(7)卡接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能推扫式高光谱成像系统，其特征在于：所述光谱仪分光器(3)与光谱成像传感器(4)均分别放置于推扫机构(5)上方且光谱仪分光器(3)与光谱成像传感器(4)并排硬连接。
3.根据权利要求1所述的一种多功能推扫式高光谱成像系统，其特征在于：所述光谱成像仪本体(7)内设置有高光谱采集控制存储单元(10)。
4.根据权利要求1所述的一种多功能推扫式高光谱成像系统，其特征在于：所述光谱仪分光器(3)和光谱成像传感器(4)经精密对中机械装调完成。
5.根据权利要求1所述的一种多功能推扫式高光谱成像系统，其特征在于：所述光谱成像仪本体(7)带有网页界面软件，所述系统软件采样BS架构。
6.根据权利要求5所述的一种多功能推扫式高光谱成像系统，其特征在于：所述系统软件可与移动设备信号连接，所述移动设备为手机或平板。
7.一种多功能推扫式高光谱成像方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、使用移动设备登录网页界面软件，连接光谱成像仪本体，对操作软件进行部署；
S2、给定测量规划文件，系统启动；
S3、预览成像传感器移动到镜头中间，先预览测量区域；
S4、内置推扫机构对测量区域内进行推扫成像，被高光谱采集控制存储单元存储记录。
8.根据权利要求7所述的一种多功能推扫式高光谱成像方法，其特征在于：所述高光谱采集控制存储单元对外接访问接口为wifi局域网和千兆网口，同时配备4G和5G上网卡兼容电路。
9.根据权利要求7所述的一种多功能推扫式高光谱成像方法，其特征在于：所述推扫机构可以设置为禁用，系统自动切换为外推扫高光谱成像系统。
10.根据权利要求7所述的一种多功能推扫式高光谱成像方法，其特征在于：所述本系统操作软件所有参数都有默认值。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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