CN113358224B - 一种光谱反射率检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种光谱反射率检测方法及系统，该光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块。环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将检测环境光光谱发送给数据处理模块；目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将检测目标光谱发送给数据处理模块；数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。通过本申请的技术方案，能够准确计算待测物体的光谱反射率。

Description

一种光谱反射率检测方法及系统
技术领域
本申请涉及光学处理技术领域，尤其涉及一种光谱反射率检测方法及系统。
背景技术
高光谱成像是指将成像技术与高光谱技术相结合，获知待测物体的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。
高光谱技术是使用很窄而连续的光谱通道(不同于RGB(Red Green Blue，红色绿色蓝色)等三个通道)对待测物体获取光谱信息的技术，能够采集待测物体的多个光谱通道的电磁波数据(即光谱信息)，并根据这些数据的特征获取待测物体的感兴趣信息，如分子组成、相对含量、材质种类等。在遥感或者物质检测领域，可以根据待测物体的反射光强度获知待测物体的光谱信息。但是，由于照射光源的光谱成分具有不一致性，导致在不同光源下获取的谱线不一致，因此，无法仅通过待测物体的反射光强度获知待测物体的光谱信息。
为了消除照射光源的光谱成分的不一致性，可以使用光谱反射率作为待测物体的评价特征，也就是说，结合光谱反射率获知待测物体的光谱信息。光谱反射率是指待测物体在某波段的反射光通量与该波段的入射光通量之比。
综上所述，计算待测物体的光谱反射率是实现高光谱成像的重要组成部分，但是，应该如何准确计算待测物体的光谱反射率，还没有有效的实现方式。
发明内容
本申请提供一种光谱反射率检测系统，所述光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块，其中：
所述环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将所述检测环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述第一环境光是所述环境光感知模块感知到的环境光；
所述目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将所述检测目标光谱发送给所述数据处理模块，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，所述第二环境光是所述目标光谱采集模块感知到的环境光；
所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；所述映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。
本申请提供一种光谱反射率检测方法，所述方法包括：确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱；其中，所述检测环境光光谱的采集时刻与所述检测目标光谱的采集时刻相同；所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱；基于所述检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，所述检测参考光谱是所述第二环境光的光谱；其中，所述映射参数表示参考光谱环境光光谱的映射关系；基于所述检测目标光谱和所述检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率。
由以上技术方案可见，本申请实施例中，通过预先标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，能够基于同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，以及该映射参数确定待测物体的光谱反射率，从而准确计算待测物体的光谱反射率，实现对待测物体快速、实时、高效且准确的获取光谱反射率，能够在野外连续实时获取待测物体的光谱反射率，提高了对于野外地物(即待测物体)光谱反射率获取的便捷性和实时性。在使用过程中，只需要使用标定物体(如标准白板)进行一次标定(即标定映射参数)，不需要重复采集标定物体的数据，就可以实现获取不同天气、不同太阳高度角下的光谱反射率，并通过太阳高度角/姿态角校正等，提高多种使用情况下的光谱反射率计算精度。
附图说明
为了更加清楚地说明本申请实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本申请实施例的这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的结构示意图；
图2A-图2B是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的部署示意图；
图3是本申请一种实施方式中的映射参数的标定过程示意图；
图4是本申请一种实施方式中的光谱反射率的计算过程示意图；
图5A-图5F是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测系统的结构示意图；
图6A-图6C是本申请一种实施方式中的实际场景应用的示意图；
图7是本申请一种实施方式中的光谱反射率检测方法的流程示意图。
具体实施方式
在本申请实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本申请。本申请和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本申请实施例中提出一种光谱反射率检测系统，参见图1所示，为该光谱反射率检测系统的结构示意图，该光谱反射率检测系统至少可以包括：环境光感知模块11、目标光谱采集模块12和数据处理模块13，其中：
环境光感知模块11用于采集目标检测时刻的检测环境光光谱，并将该检测环境光光谱发送给数据处理模块13，该检测环境光光谱可以是第一环境光的光谱，该第一环境光可以是环境光感知模块11感知到的环境光。比如说，对于所有环境光来说，环境光感知模块11能够感知到部分环境光，这部分环境光为第一环境光，而检测环境光光谱就是与第一环境光对应的光谱。
目标光谱采集模块12用于采集目标检测时刻(即检测环境光光谱的检测时刻)的检测目标光谱，并将该检测目标光谱发送给数据处理模块13，该检测目标光谱可以是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，该第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。比如说，对于所有环境光来说，目标光谱采集模块12能够感知到部分环境光，这部分环境光为第二环境光，检测目标光谱就是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，第二环境光与第一环境光不同。
数据处理模块13用于确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，并基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱。示例性的，该检测参考光谱可以是第二环境光的光谱，且该映射参数可以用于表示参考光谱与环境光光谱的映射关系，以及，数据处理模块13还可以基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定出该待测物体的光谱反射率。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11用于采集第一波长集合中每个波长的检测环境光光谱，目标光谱采集模块12用于采集第二波长集合中每个波长的检测目标光谱，且第一波长集合是第二波长集合的子集。数据处理模块13确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱时具体用于：将第二波长集合中每个波长作为目标波长，针对每个目标波长：从目标光谱采集模块12获取该目标波长对应的检测目标光谱；确定第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，则从环境光感知模块11获取该目标波长对应的检测环境光光谱；若否，则基于环境光感知模块11采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱。比如说，从第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；基于第一匹配波长对应的检测环境光光谱和第二匹配波长对应的检测环境光光谱，确定该目标波长对应的检测环境光光谱。
在一种可能的实施方式中，数据处理模块13还用于确定检测环境光光谱和检测目标光谱中的最大光谱值；若该最大光谱值小于预设光谱最小值，则将环境光感知模块11当前使用的第一曝光时间调整为第二曝光时间，且第二曝光时间大于第一曝光时间；控制环境光感知模块11基于第二曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块12基于第二曝光时间采集检测目标光谱。或者，若该最大光谱值大于预设光谱最大值，则数据处理模块13将环境光感知模块11当前使用的第一曝光时间调整为第三曝光时间，第三曝光时间小于第一曝光时间；控制环境光感知模块11基于第三曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块12基于第三曝光时间采集检测目标光谱。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11还可以采集位置数据，并将该位置数据发送给数据处理模块13。数据处理模块13基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱时具体用于：基于该位置数据确定角度参数，并基于该检测环境光光谱、该角度参数和该映射参数确定检测参考光谱；其中，映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。
示例性的，若该位置数据为环境光感知模块11的姿态信息，则该角度参数可以为该姿态信息对应的姿态角度；和/或，若该位置数据为环境光感知模块11的经纬度信息，则该角度参数可以为该经纬度信息对应的天顶角度。
在一种可能的实施方式中，针对映射参数的确定过程，可以包括：
环境光感知模块11采集目标标定时刻的标定环境光光谱，并将该标定环境光光谱发送给数据处理模块13，该标定环境光光谱可以是第一环境光的光谱，且该第一环境光可以是环境光感知模块11感知到的环境光。
目标光谱采集模块12采集目标标定时刻的标定目标光谱，并将该标定目标光谱发送给数据处理模块13，该标定目标光谱是标定物体对第二环境光进行反射的光谱，且该第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。
数据处理模块13确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱，基于该标定目标光谱和标定物体的已配置的光谱反射率确定标定参考光谱，该标定参考光谱可以是第二环境光的光谱。以及，基于该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定映射参数，该映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11还可以采集位置数据，并将该位置数据发送给数据处理模块13。数据处理模块13基于该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定映射参数时具体用于：基于该位置数据确定角度参数，并基于该角度参数、该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定该映射参数，该映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。
示例性的，若该位置数据为环境光感知模块11的姿态信息，则该角度参数可以为该姿态信息对应的姿态角度；和/或，若该位置数据为环境光感知模块11的经纬度信息，则该角度参数可以为该经纬度信息对应的天顶角度。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11至少包括匀光光路和多光谱传感器，匀光光路与多光谱传感器相对贴合；匀光光路对环境光进行匀光处理后传输到多光谱传感器，由多光谱传感器采集多个波长的检测环境光光谱。或者，环境光感知模块11至少包括匀光光路、光纤和光纤光谱仪，光纤的一端与光纤光谱仪相连接，光纤的另一端与匀光光路相连接；匀光光路对环境光进行匀光处理后通过光纤传输到光纤光谱仪，由光纤光谱仪采集多个波长的检测环境光光谱。在上述方式中，光纤光谱仪能够采集的检测环境光光谱的波长数量，大于多光谱传感器能够采集的检测环境光光谱的波长数量。
示例性的，环境光感知模块11还可以包括姿态传感器和/或位置传感器，姿态传感器用于采集姿态信息，位置传感器用于采集经纬度信息。
在一种可能的实施方式中，目标光谱采集模块12至少可以包括镜头和光纤光谱仪，该镜头与该光纤光谱仪连接；该镜头能够将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到该光纤光谱仪，由该光纤光谱仪采集多个波长的检测目标光谱。或者，目标光谱采集模块12至少可以包括镜头和成像光谱仪，该镜头与该成像光谱仪连接；该镜头能够将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到该成像光谱仪，由该成像光谱仪采集多个波长的检测目标光谱。
由以上技术方案可见，本申请实施例中，通过预先标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，能够基于同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，以及该映射参数确定待测物体的光谱反射率，从而准确计算待测物体的光谱反射率，实现对待测物体快速、实时、高效且准确的获取光谱反射率，能够在野外连续实时获取待测物体的光谱反射率，提高了对于野外地物(即待测物体)光谱反射率获取的便捷性和实时性。在使用过程中，只需要使用标定物体(如标准白板)进行一次标定(即标定映射参数)，不需要重复采集标定物体的数据，就可以实现获取不同天气、不同太阳高度角下的光谱反射率，并通过太阳高度角/姿态角校正等，提高多种使用情况下的光谱反射率计算精度。
以下结合具体应用场景，对本申请实施例的光谱反射率检测系统进行说明。
在介绍本申请实施例的技术方案之前，先介绍与本申请有关的概念：
高光谱技术：使用很窄而连续的光谱通道对待测物体获取光谱信息的技术，能够采集待测物体的多个光谱通道的电磁波数据(即光谱信息)，并根据这些数据的特征获取待测物体的感兴趣信息，如分子组成、相对含量、材质种类等。在可见光到短波红外波段的范围内，光谱分辨率高达纳米(nm)数量级，通常具有波段多的特点，光谱通道数能够达到数百个以上，而且各光谱通道间往往是连续的。高光谱成像是指将成像技术与高光谱技术相结合，获知待测物体的二维几何空间及一维光谱信息，获取高光谱分辨率的连续、窄波段的图像数据。
光谱反射率：光谱反射率是指地物在某波段的反射光通量与该波段的入射光通量之比，即地物对不同波长的电磁波会产生选择性反射，具有地物的特征。地物是地面物体(也称为目标物体)，本实施例中称为待测物体和标定物体，待测物体是需要计算光谱反射率的地物，标定物体是已知光谱反射率的地物。显然，光谱反射率的计算公式为地物反射的目标光谱除以地物接收到的入射光的参考光谱。
当光源照射到物体表面，物体会对不同波长的电磁波产生选择性反射，光谱反射率是指在某波段被物体反射的光通量与入射到物体上的光通量之比，是物体表面的属性。光谱反射率是物体本身对颜色的表征，记录了物体的颜色信息，并是物体表面材质的表示方式。光通量(luminous flux)指人眼所能感觉到的辐射功率，等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积，本实施例中的光通量可以记为光谱，即通过光谱表示光通量。
环境光感知：环境光是指日光及其散射光，环境光感知是指获取环境光入射到地物的入射光通量，常使用多(高)光谱通道的传感器来获取环境光入射到地物的入射光通量，该入射光通量用于计算地物的光谱反射率。
多光谱传感器：多光谱传感器是使用几个较宽(>10nm)且不连续的光谱通道的光敏器件对物体获取对应通道光强度信息的传感器，即用于获取光谱信息。
余弦响应：当光线以倾斜方向照射探测器时，光电流输出应当符合余弦法则，即，这时的照度应等于光线垂直入射时的法线照度与入射角余弦的乘积。
原位：指事件发生的位点，是指在原来的、正常的、自然的部位或位置，不会改变待测物体的位置，不经过运输等方式破坏待测物体。
环境光光谱：可以为光谱反射率检测系统配置环境光感知模块11，环境光感知模块11用于感知环境光的光谱(即入射光通量)，将这个光谱记为环境光光谱。需要注意的是，环境光感知模块11能够感知到的环境光只是所有环境光的部分，为了区分方便，将环境光感知模块11能够感知到的环境光称为第一环境光，即环境光光谱就是与第一环境光对应的光谱，即第一环境光产生的光谱。
参考光谱：可以为光谱反射率检测系统配置目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12用于感知环境光的光谱经过物体反射后的光谱(即反射光通量)，而物体反射前的环境光的光谱就是参考光谱(即入射光通量)，而这个环境光的光谱(即参考光谱)就是目标光谱采集模块12能够感知到的光谱。
需要注意的是，目标光谱采集模块12并不能直接获知参考光谱，只是将目标光谱采集模块12能够感知到的光谱称为参考光谱，目标光谱采集模块12能够获知的是参考光谱经过物体反射后的光谱，即获知参考光谱反射后的光谱。
目标光谱采集模块12能够感知到的环境光只是所有环境光的部分，为了区分方便，将目标光谱采集模块12能够感知到的环境光称为第二环境光，也就是说，参考光谱就是与第二环境光对应的光谱，即第二环境光产生的光谱。
需要注意的是，目标光谱采集模块12能够感知到的第二环境光与环境光感知模块11能够感知到的第一环境光不同，从而导致参考光谱与环境光光谱存在差异。正是由于参考光谱与环境光光谱存在差异，且目标光谱采集模块12无法直接获知参考光谱，因此需要标定参考光谱与环境光光谱之间的映射关系，这样，在得到环境光光谱后，就可以基于环境光光谱和该映射关系推导参考光谱。
目标光谱：可以为光谱反射率检测系统配置目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12用于感知参考光谱经过物体反射后的光谱，将这个反射后的光谱记为目标光谱(即反射光通量)。显然，参考光谱经过物体反射后得到的就是目标光谱，也就是说，目标光谱等于参考光谱乘以物体的光谱反射率。
正是由于上述关系，假设已知参考光谱和目标光谱，就可以获知物体的光谱反射率，假设已知目标光谱和物体的光谱反射率，就可以获知参考光谱。
为了计算待测物体的光谱反射率，本申请实施例中提出一种光谱反射率检测系统，是一种原位在线实时的光谱反射率检测系统，通过预先标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，能够准确计算待测物体的光谱反射率，实现对待测物体快速、实时、高效且准确的获取光谱反射率。通过借助标准反射率板对光谱反射率检测系统提前进行标定，能够在野外连续实时获取待测物体的光谱反射率，提高了对于野外地物(即待测物体)光谱反射率获取的便捷性和实时性。在使用过程中，只需要使用标定物体(如标准白板)进行一次标定(即标定映射参数)，不需要重复采集标定物体的数据，就可实现获取光谱反射率。
本申请实施例中，光谱反射率检测系统可以包括环境光感知模块11、目标光谱采集模块12和数据处理模块13。其中，环境光感知模块11用于获取不同时刻、不同太阳高度角下目标区域的辐射光谱(即环境光光谱)，并将环境光光谱发送给数据处理模块13。目标光谱采集模块12用于获取不同时刻、不同太阳高度角下物体被太阳光照射后反射的辐射光谱(即目标光谱)，并将目标光谱发送给数据处理模块13。数据处理模块13用于对环境光光谱和目标光谱进行预处理、曝光控制、映射参数标定、光谱反射率计算和数据反演等。
预处理功能是指对输入数据(如环境光光谱和目标光谱)进行滤波等预处理。曝光控制功能是根据环境光光谱和目标光谱自动调节环境光感知模块11和目标光谱采集模块12的曝光时间和光谱数据采集平均次数。映射参数标定功能是标定环境光感知模块11与目标光谱采集模块12在获取光谱上的差异，确定光谱反射率检测系统的输入输出关系，即标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数。光谱反射率计算功能是基于标定的映射参数计算待测物体的光谱反射率，比如说，基于环境光感知模块11的环境光光谱、目标光谱采集模块12的目标光谱以及该映射参数计算待测物体的光谱反射率。数据反演功能是能够导入物质参数反演模型，根据待测物体的光谱反射率进行特定参数的反演计算。
本申请实施例中，涉及映射参数的标定过程和基于已标定的映射参数计算待测物体的光谱反射率。在映射参数的标定过程中，可以在光谱反射率检测系统下方部署标定物体，标定物体是已知光谱反射率的物体，在此情况下，标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，参见图2A所示。在基于已标定的映射参数计算待测物体的光谱反射率时，光谱反射率检测系统下方是待测物体，待测物体是未知光谱反射率的物体，需要计算光谱反射率，参见图2B所示。
示例性的，在映射参数的标定过程中，涉及环境光光谱、参考光谱和目标光谱，为了区分方便，将该过程的环境光光谱称为标定环境光光谱，将该过程的参考光谱称为标定参考光谱，将该过程的目标光谱称为标定目标光谱。
在基于已标定的映射参数计算待测物体的光谱反射率时，涉及环境光光谱、参考光谱和目标光谱，将该过程的环境光光谱称为检测环境光光谱，将该过程的参考光谱称为检测参考光谱，将该过程的目标光谱称为检测目标光谱。
针对映射参数的标定过程，参见图3所示，该过程可以包括：
步骤301，环境光感知模块11采集目标标定时刻的标定环境光光谱，并将该标定环境光光谱发送给数据处理模块13，该标定环境光光谱可以是第一环境光的光谱，且该第一环境光可以是环境光感知模块11感知到的环境光。
步骤302，目标光谱采集模块12采集目标标定时刻的标定目标光谱，并将该标定目标光谱发送给数据处理模块13，该标定目标光谱是标定物体对第二环境光进行反射的光谱，且第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。
示例性的，标定物体是已知光谱反射率的物体，如白板、标准反射率板等，对此标定物体的类型不做限制，在后续实施例中，以白板为例进行说明。
示例性的，在室外开阔环境下，保证目标光谱采集模块12的采集范围和环境光感知模块11的感知范围的环境光照度一致，且上下的光环境没有阴影遮挡。将白板放置于目标光谱采集模块12的采集范围内，且要求白板能够完全覆盖目标光谱采集模块12的采集范围，白板摆放示意图参见图2A所示。白板位置调整完毕后，目标光谱采集模块12和环境光感知模块11同步采集光谱，即采集同一时刻(将该时刻称为目标标定时刻)的光谱，环境光感知模块11采集的光谱为标定环境光光谱，目标光谱采集模块12采集的光谱为标定目标光谱。
目标标定时刻可以为多个时刻，如时刻T1、时刻T2等，因此，环境光感知模块11可以采集时刻T1的标定环境光光谱，目标光谱采集模块12可以采集时刻T1的标定目标光谱。环境光感知模块11可以采集时刻T2的标定环境光光谱，目标光谱采集模块12可以采集时刻T2的标定目标光谱，以此类推。
步骤303，数据处理模块13判断是否调整曝光时间。如果是，则调整曝光时间，通知环境光感知模块11基于调整后的曝光时间采集标定环境光光谱，即重新执行步骤301，并通知目标光谱采集模块12基于调整后的曝光时间采集标定目标光谱，即重新执行步骤302。如果否，则可以执行步骤304。
比如说，数据处理模块13接收到标定环境光光谱(可以是多个标定环境光光谱)和标定目标光谱(可以是多个标定目标光谱)后，可以确定所有标定环境光光谱和所有标定目标光谱中的最大值，将这个最大值称为最大光谱值。
若该最大光谱值小于预设光谱最小值(可以根据经验配置)，则将第一曝光时间调整为第二曝光时间，且第二曝光时间大于第一曝光时间，即增加第一曝光时间的取值，第一曝光时间是环境光感知模块11和目标光谱采集模块12当前正在使用的曝光时间。然后，数据处理模块13将第二曝光时间发送给环境光感知模块11，环境光感知模块11基于第二曝光时间采集标定环境光光谱，也就是说，环境光感知模块11在第二曝光时间下采集标定环境光光谱，返回步骤301。以及，数据处理模块13将第二曝光时间发送给目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12基于第二曝光时间采集标定目标光谱，也就是说，目标光谱采集模块12在第二曝光时间下采集标定目标光谱，返回步骤302。
若该最大光谱值大于预设光谱最大值(可以根据经验配置)，则将第一曝光时间调整为第三曝光时间，且第三曝光时间小于第一曝光时间，即减小第一曝光时间的取值。然后，数据处理模块13将第三曝光时间发送给环境光感知模块11，环境光感知模块11基于第三曝光时间采集标定环境光光谱，返回步骤301。以及，数据处理模块13将第三曝光时间发送给目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12基于第三曝光时间采集标定目标光谱，返回步骤302。
若该最大光谱值不小于预设光谱最小值，且该最大光谱值不大于预设光谱最大值，即位于预设光谱最小值与预设光谱最大值之间，则说明环境光感知模块11和目标光谱采集模块12当前正在使用的第一曝光时间合理，不需要进行调整，数据处理模块13确定不调整曝光时间，可以执行步骤304。
综上所述，由于太阳光在不同时间和不同天气下，光强度变化较大，无法使用统一的曝光时间来获取标定环境光光谱和标定目标光谱，因此，数据处理模块13可以分析曝光时间是否合适，即是否调整曝光时间，如果是，则调整曝光时间，通知环境光感知模块11和目标光谱采集模块12调整曝光时间。
步骤304，数据处理模块13对标定环境光光谱和标定目标光谱进行光谱预处理，如数据滤波、减除暗噪声等预处理，对此预处理过程不做限制。
步骤305，数据处理模块13基于标定环境光光谱和标定目标光谱确定参考光谱与环境光光谱的映射关系，并存储参考光谱与环境光光谱的映射关系。
在一种可能的实施方式中，针对步骤305的实现过程，可以包括：
步骤3051、确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。
示例性的，针对目标标定时刻的标定环境光光谱和标定目标光谱，该标定环境光光谱可以是多个波长的标定环境光光谱，该标定目标光谱可以是多个波长的标定目标光谱。比如说，环境光感知模块11用于采集第一波长集合中每个波长的标定环境光光谱，目标光谱采集模块12用于采集第二波长集合中每个波长的标定目标光谱，且第一波长集合是第二波长集合的子集，如第一波长集合包括波长a1、波长a3和波长a5，第二波长集合包括波长a1、波长a2、波长a3、波长a4和波长a5，当然，上述只是示例，第一波长集合中的波长数量远远大于3个，如几十个，第二波长集合中的波长数量远远大于5个，如几百个，对此不做限制，波长也可以称为光谱通道数，即光谱通道数为3个和5个。
综上所述，数据处理模块13可以得到同一个目标标定时刻的多个标定环境光光谱和多个标定目标光谱，比如说，数据处理模块13可以得到波长a1的标定环境光光谱b1、波长a3的标定环境光光谱b3、波长a5的标定环境光光谱b5、波长a1的标定目标光谱c1、波长a2的标定目标光谱c2、波长a3的标定目标光谱c3、波长a4的标定目标光谱c4、波长a5的标定目标光谱c5。
数据处理模块13可以将第二波长集合中的每个波长(如波长a1、波长a2、波长a3、波长a4和波长a5)均作为目标波长。针对波长a1，标定环境光光谱b1和标定目标光谱c1就是同一目标波长a1对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。针对波长a3，标定环境光光谱b3和标定目标光谱c3就是同一目标波长a3对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。针对波长a5，标定环境光光谱b5和标定目标光谱c5就是同一目标波长a5对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。
针对波长a2，由于第一波长集合中不存在波长a2，因此，可以基于标定环境光光谱b1、标定环境光光谱b3和标定环境光光谱b5中的至少一个，计算波长a2对应的标定环境光光谱，将其记为标定环境光光谱b2，对此计算方式不做限制。比如说，可以采用如下方式计算标定环境光光谱b2：从第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，第一匹配波长是第一波长集合中与波长a2最接近的小于该波长a2的波长，如波长a1，第二匹配波长是第一波长集合中与波长a2最接近的大于该波长a2的波长，如波长a3。然后，基于波长a1的标定环境光光谱b1和波长a3的标定环境光光谱b3计算波长a2的标定环境光光谱b2，比如说，对标定环境光光谱b1和标定环境光光谱b3进行插值运算、平均值运算、加权运算(加权权重可以任意配置)等，得到标定环境光光谱b2，对此计算方式不做限制，只要能够得到标定环境光光谱b2即可。
至此，针对波长a2来说，标定环境光光谱b2和标定目标光谱c2就是同一个目标波长a2所对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。
针对波长a4，由于第一波长集合中不存在波长a2，因此，可以计算波长a4对应的标定环境光光谱b4，比如说，可以基于波长a3的标定环境光光谱b3和波长a5的标定环境光光谱b5计算波长a4的标定环境光光谱b4，对此计算方式不做限制。至此，针对波长a4来说，标定环境光光谱b4和标定目标光谱c4就是同一个目标波长a4所对应的标定环境光光谱和标定目标光谱。
综上所述，可以得到每个目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱，针对每个目标波长来说，可以基于该目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱执行后续步骤，得到该目标波长对应的映射参数，并存储该映射关系，即会存储每个目标波长对应的映射参数。为了方便描述，后续以一个目标波长为例，基于该目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱执行后续步骤。
步骤3052、针对每个目标波长，基于该目标波长对应的标定目标光谱和标定物体的光谱反射率确定该目标波长对应的标定参考光谱，该标定参考光谱可以是第二环境光的光谱，第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。
比如说，标定目标光谱是标定参考光谱经过标定物体反射后得到的，因此，在已知标定目标光谱和标定物体的光谱反射率的基础上，就可以确定出标定参考光谱，例如，标定目标光谱除以光谱反射率，就是标定参考光谱。
步骤3053、针对每个目标波长，基于该目标波长对应的标定参考光谱和该目标波长对应的标定环境光光谱确定该目标波长对应的映射参数，并存储该映射参数，该映射参数用于表示参考光谱与环境光光谱的映射关系。
在一种可能的实施方式中，参考光谱与环境光光谱的映射关系满足函数关系，如y＝f(x,k)，f表示一种函数关系，可以根据经验配置，f是与x和k有关的函数，对此函数关系f的表达方式不做限制，可以任意配置，如f(x,k)＝x/k，当然，这里只是一种简单表达形式，实际应用中，函数关系f会更加复杂。y表示参考光谱，x表示环境光光谱，k表示参考光谱与环境光光谱的映射参数。
在上述公式中，y表示参考光谱，是一个已知值，即目标波长对应的标定参考光谱，x表示环境光光谱，是一个已知值，即目标波长对应的标定环境光光谱，函数关系f已经预先配置好，k是未知值，即需要确定的映射参数，因此，可以将标定参考光谱y和标定环境光光谱x代入公式y＝f(x,k)，得到映射参数k。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11还可以采集位置数据，并将该位置数据发送给数据处理模块13。在步骤3053中，数据处理模块13可以基于该位置数据确定角度参数，并基于该角度参数、该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定该映射参数，该映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。示例性的，若该位置数据为环境光感知模块11的姿态信息，则该角度参数可以为该姿态信息对应的姿态角度，比如说，姿态信息就是环境光感知模块11的姿态角度，可以直接确定环境光感知模块11的姿态角度。和/或，若该位置数据为环境光感知模块11的经纬度信息，则该角度参数可以为该经纬度信息对应的天顶角度，比如说，可以基于环境光感知模块11的经纬度信息确定太阳的天顶角度，对此确定方式不做限制。除了太阳的天顶角度，该角度参数还可以包括标定物体的天顶角度，如预先配置标定物体的天顶角度，如针对垂直向下采集和水平采集，可以配置标定物体的天顶角度是0度和90度。
比如说，参考光谱与环境光光谱、角度参数的映射关系满足函数关系，如y＝f(x,k,p)，f表示一种函数关系，可以根据经验配置，f是与x、p和k有关的函数，对此函数关系f的表达方式不做限制，可以任意配置。x表示环境光光谱，y表示参考光谱，k表示角度参数、参考光谱与环境光光谱的映射参数。
p表示角度参数，且角度参数p可以包括环境光感知模块11的姿态角度p1、太阳的天顶角度p2、标定物体的天顶角度p3中的至少一个，如y＝f(x,k,p1,p2,p3)，或者，y＝f(x,k,p1,p2)，或者，y＝f(x,k,p1,p3)，或者，y＝f(x,k,p2,p3)，或者，y＝f(x,k,p1)，或者，y＝f(x,k,p2)，或者，y＝f(x,k,p3)，当然，上述只是几个示例，对此不做限制。为了方便描述，后续过程以y＝f(x,k,p1,p2,p3)为例进行说明。
在上述公式中，y表示目标波长对应的标定参考光谱，x表示目标波长对应的标定环境光光谱，函数关系f已经预先配置好，p1表示环境光感知模块11的姿态角度，p2表示太阳的天顶角度，p3表示标定物体的天顶角度，显然，x、y、p1、p2和p3均是已知值，k是未知值，即需要确定的映射参数，因此，可以将x、y、p1、p2和p3代入公式y＝f(x,k,p1,p2,p3)，从而得到映射参数k。
在一种可能的实施方式中，上述公式y＝f(x,k,p1,p2,p3)还可以被替换为公式y＝f(x,z,k,p1,p2,p3)，z表示白板的光谱反射率，为一个已知值，也就是说，可以将x、y、z、p1、p2和p3代入公式y＝f(x,z,k,p1,p2,p3)，得到映射参数k。
在一种可能的实施方式中，针对映射参数的标定过程，可以获得映射关系模型，该映射关系模型可以将环境光光谱映射为参考光谱，即映射参数k。
比如说，环境光感知模块11可以采集标定环境光光谱，该标定环境光光谱可以记为x(也可以记为IE)，由于光谱反射率检测系统中存在匀光光路、镜头透过率、分光元件衍射效率、探测器响应、光谱通道数以白板的光谱反射率等诸多因素不一致的情况，因此，参考光谱不等于标定环境光光谱x，需要进行映射参数的标定，即标定参考光谱y(也可以记为Iref)与标定环境光光谱x之间的映射关系模型，该映射关系模型用于表示光谱反射率检测系统的输入输出关系，比如说，该映射关系模型可以为y＝f(x,p1,p2,p3,z,k)，在上述公式中，输入输出关系可以用f来表示，f与x,p1,p2,p3,z,k等参数有关，x(IE)表示环境光光谱，p1环境光感知模块11的姿态角度，p2表示太阳的天顶角度，p3表示标定物体的天顶角度，z表示白板的光谱反射率，k表示映射参数，即标定过程需要确定的数值，y(Iref)表示参考光谱。显然，上述映射关系模型y＝f(x,p1,p2,p3,z,k)就表示了环境光光谱与参考光谱的映射关系，且只需要计算出映射参数k即可。
当然，上述映射关系模型y＝f(x,p1,p2,p3,z,k)只是一个示例，在实际应用中，还可以去除p1,p2,p3,z中的至少一个参数，对此映射关系模型不做限制。
在得到映射参数之后，就可以保存该映射参数，在后续进行待测物体的光谱反射率的计算时，无需再使用白板来获取参考光谱，而是可以通过环境光感知模块11的环境光光谱以及该映射参数直接映射得到参考光谱。
针对待测物体的光谱反射率的计算过程，参见图4所示，该过程可以包括：
步骤401，环境光感知模块11采集目标检测时刻的检测环境光光谱，并将该检测环境光光谱发送给数据处理模块13，该检测环境光光谱可以是第一环境光的光谱，该第一环境光可以是环境光感知模块11感知到的环境光。
步骤402，目标光谱采集模块12采集目标检测时刻的检测目标光谱，并将该检测目标光谱发送给数据处理模块13，该检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，且第二环境光是目标光谱采集模块12感知到的环境光。
示例性的，待测物体是需要计算光谱反射率的物体，对此不做限制。
目标检测时刻可以为任一时刻，如时刻t1，环境光感知模块11可以采集时刻t1的检测环境光光谱，目标光谱采集模块12采集时刻t1的检测目标光谱。
示例性的，在室外开阔环境下，可以保证目标光谱采集模块12的采集范围与环境光感知模块11的感知范围的环境光照度一致，上下的光环境没有阴影遮挡，并将待测物体放置于目标光谱采集模块12的采集范围内。
步骤403，数据处理模块13判断是否调整曝光时间。如果是，则调整曝光时间，通知环境光感知模块11基于调整后的曝光时间采集检测环境光光谱，即重新执行步骤401，并通知目标光谱采集模块12基于调整后的曝光时间采集检测目标光谱，即重新执行步骤402。如果否，则可以执行步骤404。
比如说，数据处理模块13接收到多个检测环境光光谱和多个检测目标光谱后，可以确定所有检测环境光光谱和所有检测目标光谱中的最大值，即最大光谱值。若该最大光谱值小于预设光谱最小值，则将第一曝光时间调整为第二曝光时间，且第二曝光时间大于第一曝光时间，第一曝光时间是环境光感知模块11和目标光谱采集模块12当前正在使用的曝光时间。然后，将第二曝光时间发送给环境光感知模块11，环境光感知模块11基于第二曝光时间采集检测环境光光谱，并将第二曝光时间发送给目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12基于第二曝光时间采集检测目标光谱。若该最大光谱值大于预设光谱最大值，则将第一曝光时间调整为第三曝光时间，且第三曝光时间小于第一曝光时间，将第三曝光时间发送给环境光感知模块11，环境光感知模块11基于第三曝光时间采集检测环境光光谱，将第三曝光时间发送给目标光谱采集模块12，目标光谱采集模块12基于第三曝光时间采集检测目标光谱。若该最大光谱值不小于预设光谱最小值，且该最大光谱值不大于预设光谱最大值，则说明环境光感知模块11和目标光谱采集模块12当前正在使用的第一曝光时间合理，执行步骤404。
步骤404，数据处理模块13对检测环境光光谱和检测目标光谱进行光谱预处理，如数据滤波、减除暗噪声等预处理，对此预处理过程不做限制。
步骤405，数据处理模块13基于检测环境光光谱、检测目标光谱、以及参考光谱与环境光光谱的映射关系，确定待测物体的光谱反射率。
在一种可能的实施方式中，针对步骤405的实现过程，可以包括：
步骤4051、确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11用于采集第一波长集合中每个波长的检测环境光光谱，目标光谱采集模块12用于采集第二波长集合中每个波长的检测目标光谱，且第一波长集合是第二波长集合的子集。数据处理模块13将第二波长集合中每个波长作为目标波长，针对每个目标波长：从目标光谱采集模块12获取该目标波长对应的检测目标光谱；确定第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，则从环境光感知模块11获取该目标波长对应的检测环境光光谱；若否，则基于环境光感知模块11采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱。比如说，从第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；基于第一匹配波长对应的检测环境光光谱和第二匹配波长对应的检测环境光光谱，确定该目标波长对应的检测环境光光谱。
步骤4051的实现过程与步骤3051的实现过程类似，在此不再重复赘述。
综上所述，可以得到每个目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，针对每个目标波长，基于该目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱执行后续步骤，得到该目标波长对应的光谱反射率。为方便描述，以一个目标波长为例，基于该目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱执行后续步骤。
步骤4052、基于该检测环境光光谱和映射参数(即参考光谱与环境光光谱的映射参数)确定检测参考光谱，该检测参考光谱可以是第二环境光的光谱。
在一种可能的实施方式中，参考光谱与环境光光谱的映射关系可以满足函数关系，如y＝f(x,k)，f表示一种函数关系，可以根据经验进行配置，y表示参考光谱，x表示环境光光谱，k表示参考光谱与环境光光谱的映射参数。
在步骤4052中，由于映射参数k为已知值，x为目标波长对应的检测环境光光谱，是一个已知值，因此，可以将映射参数k和检测环境光光谱x代入公式y＝f(x,k)，从而得到参考光谱y，即该目标波长对应的检测参考光谱。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11还可以采集位置数据，并将该位置数据发送给数据处理模块13。在步骤4052中，数据处理模块13可以基于该位置数据确定角度参数，并基于该检测环境光光谱、该角度参数和该映射参数确定检测参考光谱，该映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。示例性的，若该位置数据为环境光感知模块11的姿态信息，则该角度参数可以为该姿态信息对应的姿态角度，比如说，姿态信息就是环境光感知模块11的姿态角度，可以直接确定环境光感知模块11的姿态角度。和/或，若该位置数据为环境光感知模块11的经纬度信息，则该角度参数可以为该经纬度信息对应的天顶角度，比如说，可以基于环境光感知模块11的经纬度信息确定太阳的天顶角度，对此确定方式不做限制。除了太阳的天顶角度，该角度参数还可以包括待测物体的天顶角度，如预先配置待测物体的天顶角度，如针对垂直向下采集和水平采集，可以配置待测物体的天顶角度是0度和90度。
比如说，参考光谱与环境光光谱、角度参数的映射关系满足函数关系，如y＝f(x,k,p)，f表示一种函数关系，可以根据经验配置，x表示环境光光谱，y表示参考光谱，k表示映射参数。p表示角度参数，且角度参数p可以包括环境光感知模块11的姿态角度p1、太阳的天顶角度p2、待测物体的天顶角度p3中的至少一个，如y＝f(x,k,p1,p2,p3)，或y＝f(x,k,p1,p2)，或y＝f(x,k,p1,p3)，或y＝f(x,k,p2,p3)，或y＝f(x,k,p1)，或y＝f(x,k,p2)，或y＝f(x,k,p3)，当然，上述只是几个示例，对此不做限制。为了方便描述，后续以y＝f(x,k,p1,p2,p3)为例进行说明。
在上述公式中，y表示目标波长对应的检测参考光谱，x表示目标波长对应的检测环境光光谱，p1表示环境光感知模块11的姿态角度，p2表示太阳的天顶角度，p3表示待测物体的天顶角度，k是映射参数，显然，x、k、p1、p2和p3均是已知值，y是未知值，即需要确定的检测参考光谱，因此，可以将x、k、p1、p2和p3代入公式y＝f(x,k,p1,p2,p3)，得到目标波长对应的检测参考光谱y。
在一种可能的实施方式中，上述公式y＝f(x,k,p1,p2,p3)还可以被替换为公式y＝f(x,z,k,p1,p2,p3)，z表示白板的光谱反射率，为已知值，也就是说，可以将x、k、z、p1、p2和p3代入公式y＝f(x,z,k,p1,p2,p3)，得到检测参考光谱y。
当然，上述映射关系模型y＝f(x,p1,p2,p3,z,k)只是一个示例，在实际应用中，还可以去除p1,p2,p3,z中的至少一个参数，对此映射关系模型不做限制。
在上述公式中，环境光感知模块11的姿态角度p1、太阳的天顶角度p2、待测物体的天顶角度p3的作用是，应对环境光感知模块11的姿态改变、待测物体姿态不一致或太阳天顶角变化过大等情况下，计算得到的检测参考光谱不准确，而进行校正用的参数，即得到更加准确的检测参考光谱。
综上所述，基于目标波长对应的检测环境光光谱和目标波长对应的映射参数(参考光谱与环境光光谱的映射参数)，确定目标波长对应的检测参考光谱。
步骤4053、基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率。比如说，可以通过如下公式计算待测物体的光谱反射率R＝IO/Iref，IO表示目标波长对应的检测目标光谱，Iref表示目标波长对应的检测参考光谱，R表示目标波长对应的待测物体的光谱反射率，至此，得到待测物体的光谱反射率。
在一种可能的实施方式中，在得到待测物体的光谱反射率之后，还可以进行物质参数反演，即数据处理模块13可以根据应用场景导入相应的反演模型，对光谱反射率进行反演，获得待测物体的与光谱反射率相关的参数。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11至少可以包括匀光光路和多光谱传感器，匀光光路与多光谱传感器相对贴合；匀光光路对环境光进行匀光处理后传输到多光谱传感器，由多光谱传感器采集多个波长的环境光光谱。
比如说，匀光光路能够将不同入射角度的光线透射后匀化，透射光呈现多角度漫散射，与入射角度不相关，经过匀光后的光被传输到多光谱传感器。多光谱传感器能够检测多个波段的光谱强度，接受经过匀化后的光，当光线以不同角度照射匀光光路时，多光谱传感器的光电流输出符合余弦响应，多光谱传感器可以是多通道的光电二极管、多通道光谱传感器或单点式光纤光谱仪。
或者，环境光感知模块11至少包括匀光光路、光纤和光纤光谱仪，光纤的一端与光纤光谱仪相连接，光纤的另一端与匀光光路相连接；匀光光路对环境光进行匀光处理后通过光纤传输到光纤光谱仪，由光纤光谱仪采集多个波长的环境光光谱。与上述方式相比，多光谱传感器被替换为光纤光谱仪，且匀光光路与光纤光谱仪之间通过光纤连接，其它结构与上述类似，在此不再赘述。
在上述方式中，光纤光谱仪能够采集的环境光光谱的波长数量，大于多光谱传感器能够采集的环境光光谱的波长数量。比如说，光纤光谱仪能够采集几百个波长的环境光光谱，而多光谱传感器采集几十个波长的环境光光谱。
在一种可能的实施方式中，环境光感知模块11还可以包括姿态传感器(如陀螺仪)和/或位置传感器(如GPS)，姿态传感器用于采集姿态信息(如环境光感知模块11相对水平面的姿态角度)，位置传感器用于采集经纬度信息。
在一种可能的实施方式中，目标光谱采集模块12可以包括镜头和高光谱探测器。镜头能够对目标区域进行成像或收光，通过光纤中继或直接连接搭配高光谱探测器，可以是成像镜头或准直透镜等。高光谱探测器能够获取镜头成像或收光的目标区域反射或辐射的不同波段的光谱信息，即得到目标光谱。高光谱探测器可以为单点式光纤光谱仪、推扫型成像光谱仪、凝视型成像光谱仪。
比如说，目标光谱采集模块12至少可以包括镜头和光纤光谱仪(如单点式光纤光谱仪)，该镜头与该光纤光谱仪连接(直接连接或通过光纤连接)；该镜头能够将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到该光纤光谱仪，由该光纤光谱仪采集多个波长的目标光谱。或者，目标光谱采集模块12至少可以包括镜头和成像光谱仪(如推扫型成像光谱仪或凝视型成像光谱仪)，该镜头与该成像光谱仪可以连接；该镜头能够将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到该成像光谱仪，由该成像光谱仪采集多个波长的目标光谱。
以下结合几个具体应用场景，对本申请实施例的环境光感知模块11、目标光谱采集模块12和数据处理模块13的连接关系、结构和功能等进行说明。
应用场景1：
参见图5A所示，1为环境光感知模块11的匀光光路，能够将不同入射角度的光线透射后匀化，透射光呈现多角度漫散射，与入射角度不相关，经过匀光后的光被传输到多光谱传感器。2为环境光感知模块11的多光谱传感器，能够获取多个波长的光谱强度，接受经过匀化后的光，当光线以不同角度照射匀光光路时，多光谱传感器的光电流输出符合余弦响应，能够收集目标区域的光谱(即环境光光谱)。3为姿态传感器(如陀螺仪)和位置传感器(如GPS)，能够获取环境光感知模块11的经纬度和姿态角等信息。4为目标光谱采集模块12的镜头，具有收光功能。5为目标光谱采集模块12的光纤光谱仪(如单点式光纤光谱仪)，光纤光谱仪与镜头直连，能够收集目标区域的光谱(即目标光谱)。6为工业控制板，即数据处理模块13，控制多光谱传感器、姿态传感器和位置传感器光纤光谱仪等，具有接收数据，数据处理、上传和存储等能力。
参见图5A所示，匀光光路1和多光谱传感器2相对贴合，垂直向上安装，正对天顶方向，姿态传感器和位置传感器3和匀光光路1、多光谱传感器2保持姿态一致。镜头4和光纤光谱仪5垂直向下安装，采集下方区域的光谱。
在不同情况下，被测物可以为上述实施例的白板或者待测物体。参见图5A所示，是针对待测物体的情况，参见图5B所示，是针对白板的情况。
太阳光同时照射匀光光路1和被测物，两者被照射的太阳辐射度一致。经过匀光光路1后被多光谱传感器2接收，从而获得环境光光谱。采集被测物的光信号被镜头4接收后经过光纤光谱仪5分光，从而得到目标光谱。
工业控制板6接收多光谱传感器2、光纤光谱仪5、姿态传感器和位置传感器3发送的数据，并对多光谱传感器2和光纤光谱仪5进行曝光控制。在曝光完成后，对数据进行预处理。在预处理完成后，根据预先标定的映射参数，将环境光光谱映射为参考光谱，再进行参考光谱和目标光谱计算光谱反射率。
应用场景2：
参见图5C所示，7为光纤，8为单点式的光纤光谱仪，与应用场景1不同之处在于，多光谱传感器也可以使用单点式的光纤光谱仪代替，光纤光谱仪采集的通道数变高(即环境光光谱的通道数变高)。光纤7一端连接光纤光谱仪8，光纤7另一端贴着匀光光路1，进行环境光收集；环境光经过匀光光路1和光纤7导光后进入光纤光谱仪8进行分光，最终光纤光谱仪8获得环境光光谱。
在该应用场景下，标定与光谱反射率计算的过程不变，在此不再赘述。
应用场景3：
参见图5D所示，9为成像光谱仪，与应用场景1不同的是，单点式的光纤光谱仪(高光谱探测器)也可以使用成像光谱仪代替，成像光谱仪9结合镜头4可以获取整个成像区域的高光谱图像。镜头4和成像光谱仪9仍然向下安装，采集下方成像区域的高光谱图像。成像光谱仪9可以是凝视型快照式，一次曝光后通过重构或重新排列获得高光谱图像。成像光谱仪9可以是凝视型可调滤光片式或时域傅里叶式，通过时域多次曝光获得高光谱图像。成像光谱仪9可以是推扫型，内置或外置推扫设备对空域推扫多次曝光获得高光谱图像。
在该应用场景下，标定与光谱反射率计算的过程类似。在标定流程中，在计算映射参数时，需要额外进行高光谱图像中白板区域的提取。在反射率计算流程中，计算得到的不是一条光谱反射率曲线，而是一个高光谱反射率立方。
应用场景4：
参见图5E所示，与应用场景1或应用场景3不同之处在于，可以将环境光感知模块11或整个光谱反射率检测系统倾斜一定角度工作，图5E是针对应用场景3将整个光谱反射率检测系统倾斜一定角度工作，还可以只将环境光感知模块11倾斜一定角度工作。或者，针对应用场景1将整个光谱反射率检测系统倾斜一定角度工作，或将环境光感知模块11倾斜一定角度工作，在此不再赘述。
通过姿态传感器(如陀螺仪)获得姿态角度来校正环境光光谱，即上述实施例的映射参数可以与环境光感知模块11的姿态角度有关，适用于外界环境改变导致的角度改变，如安装于浮船或船舶上，波浪导致的角度改变。
应用场景5：
参见图5F所示，与应用场景1或应用场景3不同之处在于，可以将目标光谱采集模块12水平或其它角度安装工作，采集垂直于地面的目标光谱，通过获取待测物体相对于天顶的角度，进行参考光谱的校正，获得当前场景下的光谱反射率，即上述映射参数可以与待测物体的天顶角度、太阳的天顶角度有关。
图5F是针对应用场景3将目标光谱采集模块12水平或其它角度安装工作，针对应用场景1也可以将目标光谱采集模块12水平或其它角度安装工作。
当然，上述应用场景1-应用场景5只是环境光感知模块11、目标光谱采集模块12和数据处理模块13的连接关系和结构的几个示例，对此不做限制。
应用场景6：原位定点水质监测的应用场景。
参见图6A所示，为基于应用场景2的一个实际场景应用，将光谱反射率检测系统应用到定点原位水质监测的应用场景。在日光下，太阳光同时照射匀光材料和水体区域，两者被照射的太阳辐射度一致。经过匀光光路后的太阳光被光纤光谱仪接收，作为环境光光谱，通过环境光映射关系模型(即映射参数)的映射之后，可以得到光谱反射率计算中的参考光谱。水体的上行离水辐射光信号被镜头接收后被光纤光谱仪接收，作为光谱反射率计算中的目标光谱。工业控制板计算得到离水辐射的光谱反射率后，将该光谱反射率输入到已经导入的水体参数反演模型中，对光谱反射率进行水质反演，获得当前水质的水质参数数值，对此水质反演过程不做限制，实现全天候原位在线水质监测。
示例性的，针对当前水质的水质参数数值，水质参数的指标及其范围可以为，叶绿素a：0-500ug/L，总氮：0-20mg/L，总磷：0-2mg/L，透明度：0-5m；高锰酸钾指数：0-20mg/L；浊度：0～1000NTU；氨氮：0～10mg/L；悬浮物浓度：0-300mg/L；CDOM吸收系数：0-30m-1，消光系数C550：0-100m-1等。
应用场景7：无人机高光谱遥感的应用场景。
参见图6B所示，为基于应用场景3的一个实际场景应用，将光谱反射率检测系统应用到无人机高光谱遥感的应用场景。无人机在日光下，太阳光同时照射匀光材料和目标区域，两者被照射的太阳辐射度一致。经过匀光光路后的太阳光被光纤光谱仪接收，作为环境光光谱，通过环境光映射关系模型(即映射参数)的映射之后，可以得到光谱反射率计算中的参考光谱。目标漫反射的光信号被镜头接收后被高光谱相机(即成像光谱仪)接收，作为光谱反射率计算中的目标光谱。由于是高光谱相机，获取的目标光谱为线阵列的目标光谱或面阵列的目标光谱。工业控制板根据整个线阵列的目标光谱或面阵列的目标光谱，结合获取的参考光谱，计算得到线阵列光谱反射率或面阵列光谱反射率。
光谱反射率检测系统用于无人机高光谱遥感上，可以实时稳定的获取参考光谱，使得最终获取的光谱反射率立方不受太阳光照度变化的影响。映射关系的标定流程与上述实施例类似，将白板放置于高光谱相机的视场范围内，高光谱相机采集一帧含有白板高光谱图像和环境光感知模块11采集一帧当前环境光多光谱数据。在预处理阶段，对采集到的一帧高光谱图像提取白板区域的高光谱数据后，便可以建立环境光映射关系的模型，实现映射参数标定。
应用场景8：无人机高光谱遥感的应用场景。
参见图6C所示，为基于应用场景4的一个实际场景应用，将光谱反射率检测系统应用到无人机高光谱遥感的应用场景，图6C是图6B的一种特殊状态。在无人机的姿态受到倾斜时，姿态传感器(如陀螺仪)会感知无人机的姿态情况，得到姿态角度，根据获取的姿态角度，在环境光映射关系的模型中，加入姿态角度的信息，方便准确获取参考光谱，消除倾斜对光谱反射率计算的偏差。
由以上技术方案可见，本申请实施例中，通过预先标定参考光谱与环境光光谱之间的映射参数，能够准确计算待测物体的光谱反射率，实现对待测物体快速、实时、高效且准确的获取光谱反射率，能够在野外原位连续实时获取待测物体的光谱反射率，提高了对于野外地物(即待测物体)光谱反射率获取的便捷性和实时性。在使用过程中，只需要使用标定物体(如标准白板)进行一次标定(即标定映射参数)，不需要重复采集标定物体的数据，就可以实现获取不同天气、不同太阳高度角下的光谱反射率，并通过太阳高度角/姿态角校正等，提高多种使用情况下的光谱反射率计算精度。能够通过环境光感知模块和标定的环境光映射关系(即映射参数)高效便捷地获取待测物体在太阳辐射下的参考光谱。利用环境光感知模块和目标光谱采集模块，在仅在一个时刻标定一次的情况下，实现获取不同天气、不同太阳高度角下的参考光谱，可实时自动计算光谱反射率，通过太阳高度角/姿态角校正等，提高多种使用情况下的光谱反射率计算精度。环境光感知模块由匀光光路和光谱传感器组成，具有余弦响应特性，光谱传感器的光电流输出符合余弦响应，即不同入射角度产生的光电流等于光线垂直入射时的光电流与该入射角余弦的乘积，不存在大角度无法接收或被减弱的现象，能够获取不同时刻、不同太阳高度角下目标区域的太阳辐射光谱。只需要一个目标光谱采集模块和环境光感知模块就可以光谱反射率的计算，配备陀螺仪获取姿态角度，进行角度校正，可以应对多种安装环境。
基于与上述光谱反射率检测系统同样的申请构思，本申请实施例中提出一种光谱反射率检测方法，该方法可以应用于光谱反射率检测系统，参见图7所示，为该光谱反射率检测方法的流程示意图，该方法可以包括：
步骤701，确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，检测环境光光谱的采集时刻与检测目标光谱的采集时刻相同；检测环境光光谱是第一环境光的光谱，检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱。
示例性的，检测环境光光谱包括第一波长集合中每个波长的检测环境光光谱，检测目标光谱包括第二波长集合中每个波长的检测目标光谱，该第一波长集合是该第二波长集合的子集。确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，可以包括但不限于：将该第二波长集合中每个波长作为目标波长，针对每个目标波长：可以获取该目标波长对应的检测目标光谱；以及，确定该第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，则直接获取该目标波长对应的检测环境光光谱；若否，则可以基于至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱。比如说，从该第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，该第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，该第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；基于该第一匹配波长对应的检测环境光光谱和该第二匹配波长对应的检测环境光光谱，确定该目标波长对应的检测环境光光谱。
在一种可能的实施方式中，还可以确定检测环境光光谱和检测目标光谱中的最大光谱值。若该最大光谱值小于预设光谱最小值，则将当前使用的第一曝光时间调整为第二曝光时间，该第二曝光时间大于该第一曝光时间；基于该第二曝光时间采集检测环境光光谱，并基于该第二曝光时间采集检测目标光谱。
若该最大光谱值大于预设光谱最大值，则将当前使用的第一曝光时间调整为第三曝光时间，该第三曝光时间小于该第一曝光时间；基于该第三曝光时间采集检测环境光光谱，并基于该第三曝光时间采集检测目标光谱。
步骤702，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱，该映射参数表示参考光谱环境光光谱的映射关系，该映射参数是在映射参数的标定过程中确定并存储的。
在一种可能的实施方式中，还可以采集位置数据，基于该位置数据确定角度参数，并基于该检测环境光光谱、该角度参数和该映射参数确定检测参考光谱，该映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。示例性的，若该位置数据为光谱反射率检测系统的姿态信息，则该角度参数为该姿态信息对应的姿态角度；和/或，若该位置数据为光谱反射率检测系统的经纬度信息，则该角度参数为该经纬度信息对应的天顶角度，即太阳的天顶角度。
步骤703，基于检测目标光谱和检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率。
在一种可能的实施方式中，该映射参数的确定过程(即标定过程)，可以包括但不限于：确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱，该标定环境光光谱的采集时刻与该标定目标光谱的采集时刻可以相同，该标定环境光光谱可以是第一环境光的光谱，该标定目标光谱可以是标定物体对第二环境光进行反射的光谱。然后，基于该标定目标光谱和该标定物体的已配置的光谱反射率确定标定参考光谱，该标定参考光谱可以是该第二环境光的光谱；然后，可以基于该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定该映射参数。
示例性的，标定环境光光谱包括第一波长集合中每个波长的标定环境光光谱，标定目标光谱包括第二波长集合中每个波长的标定目标光谱，该第一波长集合是该第二波长集合的子集。确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱，可以包括但不限于：将该第二波长集合中每个波长作为目标波长，针对每个目标波长：可以获取该目标波长对应的标定目标光谱；以及，确定该第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，则直接获取该目标波长对应的标定环境光光谱；若否，则可以基于至少两个波长的标定环境光光谱确定该目标波长对应的标定环境光光谱。比如说，从该第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，该第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，该第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；基于该第一匹配波长对应的标定环境光光谱和该第二匹配波长对应的标定环境光光谱，确定该目标波长对应的标定环境光光谱。
在一种可能的实施方式中，还可以确定标定环境光光谱和标定目标光谱中的最大光谱值。若该最大光谱值小于预设光谱最小值，则将当前使用的第一曝光时间调整为第二曝光时间，该第二曝光时间大于该第一曝光时间；基于该第二曝光时间采集标定环境光光谱，并基于该第二曝光时间采集标定目标光谱。
若该最大光谱值大于预设光谱最大值，则将当前使用的第一曝光时间调整为第三曝光时间，该第三曝光时间小于该第一曝光时间；基于该第三曝光时间采集标定环境光光谱，并基于该第三曝光时间采集标定目标光谱。
在一种可能的实施方式中，针对该映射参数的确定过程，还可以采集位置数据，基于该位置数据确定角度参数，并基于该角度参数、该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定该映射参数，该映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系。若该位置数据为光谱反射率检测系统的姿态信息，则该角度参数为该姿态信息对应的姿态角度；和/或，若该位置数据为光谱反射率检测系统的经纬度信息，则该角度参数为该经纬度信息对应的天顶角度。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种光谱反射率检测系统，其特征在于，所述光谱反射率检测系统包括环境光感知模块、目标光谱采集模块和数据处理模块，其中：
所述环境光感知模块采集目标检测时刻的检测环境光光谱，将所述检测环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述第一环境光是所述环境光感知模块感知到的环境光；
所述目标光谱采集模块采集目标检测时刻的检测目标光谱，将所述检测目标光谱发送给所述数据处理模块，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱，待测物体对所述第二环境光进行反射后的光谱是所述目标光谱采集模块感知到的环境光；
所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱，基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，该检测参考光谱是第二环境光的光谱；基于该检测目标光谱和该检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；所述映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系；
其中，所述环境光感知模块采集目标标定时刻的标定环境光光谱，将所述标定环境光光谱发送给所述数据处理模块，所述标定环境光光谱是第一环境光的光谱，所述第一环境光是所述环境光感知模块感知到的环境光；所述目标光谱采集模块采集目标标定时刻的标定目标光谱，将所述标定目标光谱发送给所述数据处理模块，所述标定目标光谱是标定物体对第二环境光进行反射的光谱，标定物体对所述第二环境光进行反射后的光谱是所述目标光谱采集模块感知到的环境光；所述数据处理模块确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱，基于该标定目标光谱和所述标定物体的已配置的光谱反射率确定标定参考光谱，该标定参考光谱是第二环境光的光谱；基于该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定所述映射参数。
2.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，
所述环境光感知模块用于采集第一波长集合中每个波长的检测环境光光谱，所述目标光谱采集模块用于采集第二波长集合中每个波长的检测目标光谱，所述第一波长集合是所述第二波长集合的子集；所述数据处理模块确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱时具体用于：
所述第二波长集合中每个波长为目标波长，针对每个目标波长：
从所述目标光谱采集模块获取该目标波长对应的检测目标光谱；
确定所述第一波长集合中是否存在该目标波长；若是，从所述环境光感知模块获取该目标波长对应的检测环境光光谱；若否，基于所述环境光感知模块采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱。
3.根据权利要求2所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，
所述数据处理模块基于所述环境光感知模块采集的至少两个波长的检测环境光光谱确定该目标波长对应的检测环境光光谱时具体用于：
从所述第一波长集合中选取第一匹配波长和第二匹配波长，所述第一匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的小于该目标波长的波长，所述第二匹配波长是第一波长集合中与该目标波长最接近的大于该目标波长的波长；
基于所述第一匹配波长对应的检测环境光光谱和所述第二匹配波长对应的检测环境光光谱，确定该目标波长对应的检测环境光光谱。
4.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述数据处理模块用于确定检测环境光光谱和检测目标光谱中的最大光谱值；
若所述最大光谱值小于预设光谱最小值，则将环境光感知模块当前使用的第一曝光时间调整为第二曝光时间，所述第二曝光时间大于所述第一曝光时间；控制环境光感知模块基于所述第二曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块基于所述第二曝光时间采集检测目标光谱；
若所述最大光谱值大于预设光谱最大值，则将环境光感知模块当前使用的第一曝光时间调整为第三曝光时间，所述第三曝光时间小于所述第一曝光时间；控制环境光感知模块基于所述第三曝光时间采集检测环境光光谱，并控制目标光谱采集模块基于所述第三曝光时间采集检测目标光谱。
5.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述环境光感知模块采集位置数据，将所述位置数据发送给所述数据处理模块；
所述数据处理模块基于该检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱时具体用于：所述数据处理模块基于所述位置数据确定角度参数，并基于该检测环境光光谱、所述角度参数和所述映射参数确定检测参考光谱；其中，所述映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系；
若所述位置数据为所述环境光感知模块的姿态信息，则所述角度参数为所述姿态信息对应的姿态角度；和/或，若所述位置数据为所述环境光感知模块的经纬度信息，则所述角度参数为所述经纬度信息对应的天顶角度。
6.根据权利要求1所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，所述环境光感知模块采集位置数据，将所述位置数据发送给所述数据处理模块；
所述数据处理模块基于该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定所述映射参数时具体用于：所述数据处理模块基于所述位置数据确定角度参数，并基于所述角度参数、该标定参考光谱和该标定环境光光谱确定所述映射参数；其中，所述映射参数表示参考光谱、环境光光谱与角度参数之间的映射关系；
若所述位置数据为所述环境光感知模块的姿态信息，则所述角度参数为所述姿态信息对应的姿态角度；和/或，若所述位置数据为所述环境光感知模块的经纬度信息，则所述角度参数为所述经纬度信息对应的天顶角度。
7.根据权利要求1-5任一项所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，
所述环境光感知模块至少包括匀光光路和多光谱传感器，所述匀光光路与所述多光谱传感器相对贴合；所述匀光光路对环境光进行匀光处理后传输到所述多光谱传感器，由所述多光谱传感器采集多个波长的检测环境光光谱；
或者，所述环境光感知模块至少包括匀光光路、光纤和光纤光谱仪，所述光纤的一端与所述光纤光谱仪相连接，所述光纤的另一端与所述匀光光路相连接；所述匀光光路对环境光进行匀光处理后通过所述光纤传输到所述光纤光谱仪，由所述光纤光谱仪采集多个波长的检测环境光光谱；
其中，所述光纤光谱仪能够采集的检测环境光光谱的波长数量，大于所述多光谱传感器能够采集的检测环境光光谱的波长数量；
其中，所述环境光感知模块还包括姿态传感器和/或位置传感器，所述姿态传感器用于采集姿态信息，所述位置传感器用于采集经纬度信息。
8.根据权利要求1-5任一项所述的光谱反射率检测系统，其特征在于，
所述目标光谱采集模块包括镜头和光纤光谱仪，所述镜头与所述光纤光谱仪连接；所述镜头将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到所述光纤光谱仪，由所述光纤光谱仪采集多个波长的检测目标光谱；
或者，所述目标光谱采集模块包括镜头和成像光谱仪，所述镜头与所述成像光谱仪连接；所述镜头将待测物体对环境光进行反射后的光谱信息传输到所述成像光谱仪，由所述成像光谱仪采集多个波长的检测目标光谱。
9.一种光谱反射率检测方法，其特征在于，所述方法包括：
确定同一目标波长对应的检测环境光光谱和检测目标光谱；其中，所述检测环境光光谱的采集时刻与所述检测目标光谱的采集时刻相同；所述检测环境光光谱是第一环境光的光谱，所述检测目标光谱是待测物体对第二环境光进行反射的光谱；
基于所述检测环境光光谱和已确定的映射参数确定检测参考光谱，所述检测参考光谱是所述第二环境光的光谱；其中，所述映射参数表示参考光谱与环境光光谱的映射关系；
基于所述检测目标光谱和所述检测参考光谱确定待测物体的光谱反射率；
其中，所述映射参数的确定过程，包括：
确定同一目标波长对应的标定环境光光谱和标定目标光谱；其中，所述标定环境光光谱的采集时刻与所述标定目标光谱的采集时刻相同；所述标定环境光光谱是第一环境光的光谱，所述标定目标光谱是标定物体对第二环境光进行反射的光谱；
基于所述标定目标光谱和所述标定物体的已配置的光谱反射率确定标定参考光谱，所述标定参考光谱是所述第二环境光的光谱；
基于所述标定参考光谱和所述标定环境光光谱确定所述映射参数。
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