CN111595444A - 一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统以及方法 - Google Patents

一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统以及方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统及方法。所述运动目标光谱跟踪测量遥感系统包括镜头组件、瞄准成像系统、光谱探测系统以及总控制器；其中，镜头组件用于捕获运动目标的光信号并将所述光信号缩束并分光，从而形成第一光束以及第二光束；瞄准成像系统用于接收第二光束以生成目标视场图像运动信息；总控制器用于获取目标视场图像运动信息，从而根据目标视场图像运动信息控制光谱探测系统工作，以使接受第一光束的光谱探测系统在总控制器的控制下生成目标光谱信息。本发明的运动目标光谱跟踪测量遥感系统根据目标视场图像运动信息获取运动中的目标光谱信息，从而能够对快速运动目标的光谱进行跟踪测量。

Description

一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统以及方法
技术领域
本发明涉及遥感技术领域，具体涉及一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统以及方法。
背景技术
成像光谱设备是一种目标区域的光谱特性进行测量的设备，从光谱分辨率上可分为多波段成像设备和高分辨率光谱设备(简称：高光谱设备)。高分辨率光谱设备的光谱分辨率更高能够，分辨出目标间的更细微差异，具有更加广泛的应用。
目前的高光谱设备按照分光方式可以分为干涉光谱仪、色散光谱仪，按照成像方式可分为扫描式光谱仪和凝视型光谱仪。无论何种类型的光谱仪随着成像分辨率和光谱分辨的提升都会导致成像速度变慢，不利于对快速运动目标的光谱探测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统，来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
本发明的一个方面，提供一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述运动目标光谱跟踪测量遥感系统包括镜头组件、瞄准成像系统、光谱探测系统以及总控制器；其中，
所述镜头组件用于捕获运动目标的光信号并将所述光信号缩束并分光，从而形成第一光束以及第二光束；
所述瞄准成像系统用于接收所述第二光束以生成目标视场图像运动信息；
所述总控制器用于获取所述目标视场图像运动信息，从而根据所述目标视场图像运动信息控制所述光谱探测系统工作，以使接受所述第一光束的光谱探测系统在所述总控制器的控制下生成目标光谱信息。
可选地，所述镜头组件包括：
镜头，所述镜头用于捕获运动目标的光信号并将所述光信号缩束以形成平行光；
分光镜，所述分光镜用于接收所述平行光以形成所述第一光束以及第二光束。
可选地，所述光谱探测系统包括：
第一汇聚透镜，所述第一汇聚透镜用于接收所述第一光束并对第一光束进行汇聚以形成第一汇聚光；
面阵光强探测器，所述面阵光强探测器用于接收所述第一汇聚光并生成目标视场图像运动信息。
可选地，所述光谱探测系统包括：
二维扫描振镜装置，所述二维扫描振镜装置用于接收所述第一光束，并在所述总控制器的控制器下将所述第一光束发射；
汇聚滤波组件，所述汇聚滤波组件用于接收所述二维扫描振镜装置(6)所发射的第一光束并对所述第一光束进行处理从而形成光强信号；
光谱仪，所述光谱仪用于接收所述光强信号从而获得目标的光谱数据。
可选地，所述汇聚滤波组件包括：
第二汇聚透镜，所述第二汇聚透镜用于接收所述二维扫描振镜装置所发射的第一光束并对所述二维扫描振镜装置所发射的第一光束进行汇聚以形成第二汇聚光；
小孔光阑，所述小孔光阑用于接收所述第二汇聚光并对所述第二汇聚光进行滤波以形成所述光强信号。
可选地，所述面阵光强探测器为制冷型红外面阵探测器。
可选地，所述光谱仪为干涉光谱仪。
可选地，所述镜头为卡塞格林镜头。
本申请还提供了一种运动目标光谱跟踪测量遥感方法，所述运动目标光谱跟踪测量遥感方法包括：
获取运动目标视场图像运动信息；
根据所述运动目标视场图像运动信息，控制光谱探测系统工作，以获取运动目标光谱信息。
可选地，所述运动目标光谱信息通过光谱探测系统获取。
本发明的运动目标光谱跟踪测量遥感系统根据目标视场图像运动信息获取运动中的目标光谱信息，从而能够对快速运动目标的光谱进行跟踪测量，它能测量快速运动目标的高光谱特性。
附图说明
图1为本发明第一实施例的运动目标光谱跟踪测量遥感系统的结构示意图；
图2给出了目标在光强探测器上成像示意图；
图3给出了光从二维扫描振镜最后一面反射镜，第二汇聚透镜和小孔光阑部分后的成像示意图；
图4为本发明第一实施例的总控制器所生成的目标加背景数据的示意图；
附图标记：1、总控制器；2、镜头；3、分光镜；4、第一汇聚透镜；5、面阵光强探测器；6二维扫描振镜装置；7、光谱仪；8、第二汇聚透镜；9、小孔光阑；301反射镜。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。
图1为本发明第一实施例的运动目标光谱跟踪测量遥感系统的结构示意图。
如图1所示的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述运动目标光谱跟踪测量遥感系统包括镜头组件、瞄准成像系统、光谱探测系统以及总控制器1；其中，镜头组件用于捕获运动目标的光信号并将光信号缩束并分光，从而形成第一光束以及第二光束；瞄准成像系统用于接收第二光束以生成目标视场图像运动信息；总控制器用于获取目标视场图像信息，从而根据目标视场图像运动信息控制光谱探测系统工作，以使接受第一光束的光谱探测系统在所述总控制器的控制下生成目标光谱信息。
在本实施例中，总控制器分别与光谱探测系统以及瞄准成像系统连接，还用于控制光谱探测系统以及瞄准成像系统工作并获取目标光谱信息以及运动目标视场图像信息，并根据运动目标光谱信息以及运动目标视场图像信息生成目标加背景数据。
本发明的运动目标光谱跟踪测量遥感系统能够对视场内的目标进行光谱自动跟踪测量，即能测量快速运动目标的高光谱特性。
在本实施例中，镜头组件包括镜头2以及分光镜3，镜头2用于捕获运动目标的光信号并将光信号缩束以形成平行光；分光镜3用于接收平行光以形成第一光束以及第二光束。
参见图1，在本实施例中，光谱探测系统包括第一汇聚透镜4以及面阵光强探测器5，第一汇聚透镜4用于接收所述第一光束并对第一光束进行汇聚以形成第一汇聚光；面阵光强探测器5用于接收所述第一汇聚光并生成目标视场运动图像信息。
参见图1，在本实施例中，所述光谱探测系统包括二维扫描振镜装置6、汇聚滤波组件以及光谱仪7，二维扫描振镜装置6用于接收第一光束，并在总控制器的控制器下将第一光束发射；汇聚滤波组件用于接收二维扫描振镜装置6所发射的第一光束并对第一光束进行处理从而形成光强信号；光谱仪7用于接收光强信号从而获得目标的光谱数据。
参见图1，在本实施例中，汇聚滤波组件包括第二汇聚透镜8以及小孔光阑9，第二汇聚透镜8用于接收二维扫描振镜装置6所发射的第一光束并对二维扫描振镜装置6所发射的第一光束进行汇聚以形成第二汇聚光；小孔光阑9用于接收第二汇聚光并对第二汇聚光进行滤波以形成光强信号。
在本实施例中，面阵光强探测器为制冷型红外面阵探测器。
在本实施例中，光谱仪为干涉光谱仪。
在本实施例中，镜头为卡塞格林镜头。
本申请还提供了一种运动目标光谱跟踪测量遥感方法，所述运动目标光谱跟踪测量遥感方法包括：
步骤1：
获取运动目标视场图像信息；
根据所述运动目标视场图像信息，控制光谱探测系统工作，以获取运动目标光谱信息。
在本实施例中，运动目标视场图像信息通过瞄准成像系统获取。
下面以举例的方式对本申请进行进一步阐述，可以理解的是，该举例并不构成对本申请的任何限制。
参见图1，如图1所示卡塞格林镜头2收集远处目标的光信号，并缩束成平行光；
所述平行光照射到分光镜3上，从而形成第一光束以及第二光束，其中第一光束经第一汇聚透镜4，成像到面阵光强探测器5上。面阵光强探测器5位于系统成像面上。图2给出了目标在光强探测器上成像示意图，以探测器中心为坐标原点(M0，N0)，目标所在位置坐标为(Mi，Ni)，总控制器1(在本实施例中为主控计算机)视场内图像信号，并通过智能识别获得目标的重心坐标，并将坐标位置换算成二维扫描振镜系统的电压偏置信号；
第二光束入射到二维扫描振镜系统6中，总控制器将电压偏置信号传递给二维扫描振镜系统6以控制二维扫描振镜系统6工作，即控制二维扫描振镜系统6的发射端的出射光的出射角度，出射光经第二汇聚透镜8聚焦成像到小孔光阑9上。系统的成像面在小孔光阑9上；图3给出了系统从二维扫描振镜6中的最后一面反射镜301，第二汇聚透镜8和小孔光阑9，由于二维扫描振镜转动视场中心的光成像位置成像在(xi，yi)，根据监视路图像获得的二维扫描振镜系统电压偏置信号，使目标成像位置位于小孔(x0，y0)处，目标的光强信号经过小孔光阑9滤波，进入到干涉光谱仪7中，干涉光谱仪通过动镜干涉，测量得到目标的光谱数据。将光谱数据和监控图像数据相结合形成目标加背景光谱测量数据，数据呈现方式如图4所示。
在本实施例中，二维扫描振镜装置6由两面曲面反射镜和两面转轴相互垂直的电控振镜组成，二维扫描振镜系统6能够使出射的平行光在二维方向上转动。
在本实施例中，总控制器控制光强面阵探测器、二维扫描振镜和光谱仪系统。光强面阵探测器上获得目标的位置信息和运动信息，二维扫描振镜进行扫描，使目标的光信号持续通过小孔光阑，干涉光谱仪获得目标的光谱信息。将目标光谱信号与瞄准成像路数据相结合，得到背景加目标高光谱数据。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述运动目标光谱跟踪测量遥感系统包括镜头组件、瞄准成像系统、光谱探测系统以及总控制器(1)；其中，
所述镜头组件用于捕获运动目标的光信号并将所述光信号缩束并分光，从而形成第一光束以及第二光束；
所述瞄准成像系统用于接收所述第二光束以生成目标视场图像运动信息；
所述总控制器用于获取所述目标视场图像运动信息，从而根据所述目标视场图像运动信息控制所述光谱探测系统工作，以使接受所述第一光束的光谱探测系统在所述总控制器的控制下生成目标光谱信息。
2.如权利要求1所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述镜头组件包括：
镜头(2)，所述镜头(2)用于捕获运动目标的光信号并将所述光信号缩束以形成平行光；
分光镜(3)，所述分光镜(3)用于接收所述平行光以形成所述第一光束以及第二光束。
3.如权利要求1所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述光谱探测系统包括：
第一汇聚透镜(4)，所述第一汇聚透镜(4)用于接收所述第一光束并对第一光束进行汇聚以形成第一汇聚光；
面阵光强探测器(5)，所述面阵光强探测器(5)用于接收所述第一汇聚光并生成目标视场图像运动信息。
4.如权利要求1所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述光谱探测系统包括：
二维扫描振镜装置(6)，所述二维扫描振镜装置(6)用于接收所述第一光束，并在所述总控制器的控制器下将所述第一光束发射；
汇聚滤波组件，所述汇聚滤波组件用于接收所述二维扫描振镜装置(6)所发射的第一光束并对所述第一光束进行处理从而形成光强信号；
光谱仪(7)，所述光谱仪(7)用于接收所述光强信号从而获得目标的光谱数据。
5.如权利要求4所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述汇聚滤波组件包括：
第二汇聚透镜(8)，所述第二汇聚透镜(8)用于接收所述二维扫描振镜装置(6)所发射的第一光束并对所述二维扫描振镜装置(6)所发射的第一光束进行汇聚以形成第二汇聚光；
小孔光阑(9)，所述小孔光阑(9)用于接收所述第二汇聚光并对所述第二汇聚光进行滤波以形成所述光强信号。
6.如权利要求3所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述面阵光强探测器为制冷型红外面阵探测器。
7.如权利要求4所述的运动目标光谱跟踪测量遥感系统，其特征在于，所述光谱仪为干涉光谱仪。
8.如权利要求2所述的运动目标光谱跟踪测量遥感方法，其特征在于，所述镜头为卡塞格林镜头。
9.一种运动目标光谱跟踪测量遥感方法，其特征在于，所述运动目标光谱跟踪测量遥感方法包括：
获取运动目标视场图像信息；
根据所述运动目标视场图像信息，控制光谱探测系统工作，以获取运动目标光谱信息。
10.如权利要求9所述的运动目标光谱跟踪测量遥感方法，其特征在于，所述运动目标光谱信息通过光谱探测系统获取。
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