CN114383729A - 一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置，包括：获取光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据以及至少一项影响因素的外场参数，并确定每项影响因素的校正系数和校正系数的不确定度；利用光谱仪的实验室定标系数、每项校正系数以及外场光谱辐射测量数据，确定光谱仪的外场测量结果；基于实验室定标系数的不确定度、外场光谱辐射测量数据的不确定度和每项校正系数的不确定度，确定用于评估外场测量结果的合成标准不确定度。这样，本申请通过确定出各项影响因素的校正系数并对外场光谱辐射测量数据进行校正，提高了外场测量结果的准确度，通过确定出合成标准不确定度可以有效的评估外场测量结果的可靠性，从而有利于实现高精度定标。
Description
技术领域
本申请涉及遥感技术领域，尤其是涉及一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置。
背景技术
全面高质量的卫星遥感器辐射定标，是获得有效遥感观测数据的基础，定标的精确度直接决定遥感器的测量准确度水平以及所获得数据的应用范围和使用价值。地基(海基)替代定标作为星载设备在轨定标的重要方式，通过建立一个高精度可溯源SI的观测设备作为参考系统，监测、修正卫星载荷仪器间辐射定标相对偏差，实现遥感器在轨运行状态下的绝对校正。然而，经过实验室定标的光谱辐射测量仪器应用于外场测量时，因野外测量环境、目标光源光谱分布、光源动态变化范围等方面与实验室定标条件差异较大，使得光谱仪在外场测量时，仅采用实验室定标系数获得测量结果会产生较大偏差，因此为了得到准确的测量结果，就需要对这些偏差进行校正。然而，虽然进行了数据校正，但是校正后得到的数据是否准确也需要进行评估，故如何通过校正提高数据准确性并对数据质量进行有效评估是亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置，通过实验室定标系数、多项外场影响因素的校正系数以及外场光谱辐射数据，确定出较为准确的外场测量结果，通过确定出合成标准不确定度，可以有效的评估外场测量结果的质量，从而有利于实现高精度定标。
本申请实施例提供了一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法，所述评估方法包括：
获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；
针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度；
利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；
基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
可选的，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
可选的，通过以下步骤确定外场中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度：
根据预先确定出的该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定与该影响因素的外场参数对应的第一光谱辐射测量数据；
获取所述光谱仪在确定实验室定标系数时的标准实验条件下所采集到的第二光谱辐射测量数据；
基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数；
基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为所述校正系数的不确定度。
可选的，通过以下步骤确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系：
获取该影响因素的多个不同的目标参数；
针对于该影响因素的每个目标参数，获取在该目标参数对应的试验条件下所述光谱仪所采集到的第三光谱辐射测量数据；所述试验条件为将所述标准实验条件中该影响因素的实验室参数更换为该目标参数后所对应的条件；
基于该影响因素的多个目标参数以及每个目标参数对应的第三光谱辐射测量数据，进行拟合处理，确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
可选的，通过以下方法确定所述实验室定标系数的不确定度：
获取所述光谱仪在实验室定标过程中的多个测量不确定度；其中，所述多个测量不确定度包括：光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、光谱仪波长准确度的测量不确定度、光谱仪波长重复性的测量不确定度、光谱仪的装调重复性的不确定度、光谱仪的测量重复性的不确定度、距离测量的不确定度以及定标环境杂散光的不确定度；
基于所述多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度。
可选的，通过以下公式确定所述合成标准不确定度：
其中，所述u(R)为所述合成标准不确定度，所述u(C)为所述实验室定标系数的不确定度，所述u(O)为所述外场光谱辐射测量数据的不确定度，所述n为所述外场中影响因素的数量，所述u(i)为外场中第i项影响因素的校正系数的不确定度。
本申请实施例还提供了一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置，所述评估装置包括：
获取模块，用于获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；
第一确定模块，用于针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度；
第二确定模块，用于利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；
第三确定模块，用于基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
可选的，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
可选的，所述第一确定模块在用于通过以下步骤确定外场中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度时，所述第一确定模块用于：
根据预先确定出的该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定与该影响因素的外场参数对应的第一光谱辐射测量数据；
获取所述光谱仪在确定实验室定标系数时的标准实验条件下所采集到的第二光谱辐射测量数据；
基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数；
基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为所述校正系数的不确定度。
可选的，所述评估装置还包括第四确定模块，所述第四确定模块用于：
获取该影响因素的多个不同的目标参数；
针对于该影响因素的每个目标参数，获取在该目标参数对应的试验条件下所述光谱仪所采集到的第三光谱辐射测量数据；所述试验条件为将所述标准实验条件中该影响因素的实验室参数更换为该目标参数后所对应的条件；
基于该影响因素的多个目标参数以及每个目标参数对应的第三光谱辐射测量数据，进行拟合处理，确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
可选的，所述评估装置还包括第五确定模块，所述第五确定模块用于：
获取所述光谱仪在实验室定标过程中的多个测量不确定度；其中，所述多个测量不确定度包括：光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、光谱仪波长准确度的测量不确定度、光谱仪波长重复性的测量不确定度、光谱仪的装调重复性的不确定度、光谱仪的测量重复性的不确定度、距离测量的不确定度以及定标环境杂散光的不确定度；
基于所述多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度。
可选的，通过以下公式确定所述合成标准不确定度：
其中，所述u(R)为所述合成标准不确定度，所述u(C)为所述实验室定标系数的不确定度，所述u(O)为所述外场光谱辐射测量数据的不确定度，所述n为所述外场中影响因素的数量，所述u(i)为外场中第i项影响因素的校正系数的不确定度。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如上述的评估方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上述的评估方法的步骤。
本申请实施例提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置，所述评估方法包括：获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和该影响因素的校正系数的不确定度；利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
这样，本申请通过实验室定标系数、多项外场影响因素的校正系数以及外场光谱辐射数据，确定出更加准确的外场测量结果，通过确定出合成标准不确定度，可以有效的评估外场测量结果的质量，从而有利于实现高精度定标。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置的结构示意图之一；
图3为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置的结构示意图之二；
图4为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每个其他实施例，都属于本申请保护的范围。
经研究发现，经过实验室定标的光谱辐射测量仪器应用于外场测量时，因野外测量环境、目标光源光谱分布、光源动态变化范围等方面与实验室定标条件差异较大，使得光谱仪在外场测量时，仅采用实验室定标系数获得测量结果会产生较大偏差，因此为了得到准确的测量结果，就需要对这些偏差进行校正。然而，虽然进行了数据校正，但是校正后得到的数据是否准确也需要进行评估，故如何通过校正提高数据准确性并对数据质量进行有效评估是亟待解决的问题。
基于此，本申请实施例提供了一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法及装置，通过实验室定标系数、多项外场影响因素的校正系数以及外场光谱辐射数据，提高外场测量结果的准确度，通过确定出合成标准不确定度，可以有效的评估外场测量结果的质量，从而有利于实现高精度定标。
请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法的流程图。如图1中所示，本申请实施例提供的光谱仪采集数据质量的评估方法，包括：
S101、获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素。
这里，所述外场光谱辐射测量数据中所包括的数据类型是由所述光谱仪所决定的。其中所述外场光谱辐射测量数据可以包括：波长数据、光谱辐射亮度数据以及光谱辐射照度数据等。
在本申请的一个实施例中，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
需要说明的是，确定温度为一项影响因素，是因为光谱仪实验室定标和校准在室温(～25℃)下进行，然而在实际外场测量中，常遇到酷暑严寒等不同温度的天气状况。由于外场测量对光谱仪便携性的需求，通常采用小型阵列式光谱仪，这类仪器的机械结构多选用热膨胀系数较大的金属材料，在环境温度变化时，材料的热变形会导致光谱辐射计内部光学元件位置产生偏移。外场光谱仪都采用CCD传感器，当光照射到CCD硅片上时，在栅极附近的半导体体内产生电子空穴对，并被收集在势阱中形成信号电荷，即把光线转变成电荷，并加以储存。在不同的温度下，经过光学系统入射到CCD的光子流速率也随之变化。硅探测器的响应极易受温度影响，当温度增加，硅的带边会向长波方向移动，使的光谱仪的响应度随之增加，因此外场测量结果与实验室测量结果存在一定的偏差。
确定湿度为一项影响因素，是因为空气湿度变化会直接影响空间水汽含量，水分子吸收部分光学波长，尤其是近红外波段，仪器实验室定标与外场实际测量时环境湿度的差异会造成测量数据在水汽吸收峰的定标系数，从而影响外场测量结果的准确性。
确定光源辐射强度为一项影响因素，是因为光源辐射强度的变化影响仪器非线性响应，线性作为光谱仪的重要性能指标，指探测器响应度随入射光辐射强度的变化而保持不变。由于探测器的电荷存储和转移存在一定损失，导致光谱仪的响应不随输入光源辐射强度的线性增减而线性变化。另一方面，CCD探测器每一个像元非线性特征理论上是一致的，但是由于加工工艺的限制，像元与像元的之间的非线性表现有所差异，造成对被测光源辐射强度的依赖性，从而影响外场测量结果的准确性。
确定光源的光谱分布为一项影响因素，是因为光源的光谱分布变化影响仪器杂散辐射特性，阵列式探测器存在内部结构缺限和光学元器件不理想等因素，导致光谱仪存在内部杂散辐射，严重影响光谱辐射数据测量的精度。尤其在紫外波段，定标光源在短波(250nm-400nm)的光谱辐射信号较低，光谱仪探测器在可见和近红外波段的灵敏度更高，因此不同光源的光谱分布会产生不同的测试结果。
确定光路传输介质为一项影响因素，是因为所述光路传输介质是由所述光谱仪所处环境决定的，当所述光谱仪直接位于空气中进行光谱辐射数据采集时，所对应的传输介质透射比为在空气中的透射比；当所述光谱仪为位于水中进行光谱辐射数据采集时，所对应的传输介质透射比水中的透射比，不同介质的透射比对应的测量结果也不相同。
确定光源尺寸为一项影响因素，是因为光源尺寸的变化影响仪器源尺寸效应，有些光谱仪因其光路结构存在缺陷，测量光谱辐射亮度数据时，不能完全遵循光谱辐射亮度值的理论定义，在实验室条件下和外场条件下受光源尺寸变化会导致测量偏差，故需要考虑仪器测量不同光源尺寸对结果的影响。
S102、针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度。
这里，所述该影响因素的外场参数是指外场中该影响因素的具体参数值。所述校正系数的不确定度为该项影响因素的校正系数的不确定度。
示例的，当外场测量/监测环境的温度为10℃，则该影响因素为温度，该影响因素的外场参数为10℃。
在本申请的一个示例中，通过以下步骤确定外场中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度：根据预先确定出的该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定与该影响因素的外场参数对应的第一光谱辐射测量数据；获取所述光谱仪在确定实验室定标系数时的标准实验条件下所采集到的第二光谱辐射测量数据；基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数；基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为所述校正系数的不确定度。
在本申请的另一个示例中，通过以下步骤确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系：获取该影响因素的多个不同的目标参数；针对于该影响因素的每个目标参数，获取在该目标参数对应的试验条件下所述光谱仪所采集到的第三光谱辐射测量数据；所述试验条件为将所述标准实验条件中该影响因素的实验室参数更换为该目标参数后所对应的条件；基于该影响因素的多个目标参数以及每个目标参数对应的第三光谱辐射测量数据，进行拟合处理，确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
这里，所述影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系中记录了影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的变化规律。其中，所述函数关系为影响因素的参数与光谱辐射测量数据的函数关系公式，在所述函数关系公式中，影响因素的参数为自变量，所述光谱辐射测量数据为因变量。
示例的，以影响因素为温度进行举例说明如何确定影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。首先，获取所述光谱仪在实验室定标时所处实验环境中各项影响因素的具体实验室参数；然后，将实验环境中除温度项外的其他各项影响因素的实验室数值保持不变，温度项影响因素的实验室参数按所述目标参数的数值依次改变，假设目标参数包括-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃……50℃等多个目标参数；再然后，每改变一次温度的数值，获取该温度值对应的光谱辐射测量数据，一共得到多个光谱辐射数据；最后，基于多个温度值和多个光谱辐射测量数据进行拟合处理，可以确定出温度的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
这里，在确定影响因素的参数与测量光谱辐射数据之间的函数关系时，可以构建两者的变化曲线，所构建的变化曲线的横坐标为影响因素的参数，纵坐标为光谱辐射测量数据，这样基于所构建的变化曲线，可以确定每项影响因素的每个数值对应的光谱辐射测量数据。
这里，所述第一光谱辐射测量数据为将该影响因素的外场参数带入该影响因素的参数与测量光谱辐射数据之间的函数关系中所确定出的光谱辐射测量数据。所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据所处的环境条件中仅一项影响因素的参数不同或相同，其余各项影响因素的参数均相同。
所述基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数，包括：将所述第一光谱辐射测量数据转变成所述第二光谱辐射测量数据所需的系数确定为所述该项影响因素的校正系数。
示例的，该影响因素为温度，该影响因素的外场参数为20℃，假设所述光谱辐射测量数据包括的是辐射亮度值。则所述第一光谱辐射测量数据为20℃时对应的辐射亮度值，假设为20W·m-2·nm-1·sr-1，所述第二光谱辐射测量数据为定标环境中(温度为25℃时)对应的辐射亮度值，假设为21W·m-2·nm-1·sr-1，则在外场温度为20℃时的温度校正系数为21/20＝1.05。
这里，基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为该影响因素的校正系数的不确定度，可以为：基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定该影响因素与光谱辐射测量数据之间的函数关系公式，对所述函数关系公式中的该影响因素进行求偏导处理，处理后可得到一个具体数值或一个新的函数公式，将处理后得到的数值或公式确定为该影响因素的校正系数的不确定度。当求偏导处理后得到的为一个具体数值时，代表该影响因素的校正系数的不确定度为一个定值；当得到的是一个新的函数公式时，代表该影响因素的校正系数的不确定度为一个变化值，在不同的参数时，将该影响因素的参数带入函数公式中，确定出该影响因素的校正系数的不确定度。
S103、利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果。
这里，基于外场条件下各项影响因素的校正系数确定外场校正系数，基于所述光谱仪的实验室定标系数以及外场校正系数，确定外场定标系数；然后基于所述外场定标系数对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，得到所述光谱仪的外场测量结果。
S104、基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
在本申请的一个实施例中，通过以下方法确定所述实验室定标系数的不确定度：获取所述光谱仪在实验室定标过程中的多个测量不确定度；其中，所述测量不确定度包括：光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、光谱仪波长准确度的测量不确定度、光谱仪波长重复性的测量不确定度、光谱仪的装调重复性的不确定度、光谱仪的测量重复性的不确定度、距离测量的不确定度以及定标环境杂散光的不确定度；基于所述多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度。
这里，在通过多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度时，可通过以下公式确定所述实验室定标系数的不确定度：
其中，所述u(C)为实验室定标系数的不确定度，u1为光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、u2为光谱仪波长准确度的测量不确定度、u3为光谱仪波长重复性的测量不确定度、u4为光谱仪的装调重复性的不确定度、u5为光谱仪的测量重复性的不确定度、u6为距离测量的不确定度以及u7为定标环境杂散光的不确定度。
这里，在每次实验室定标中所对应的实验环境均相同。其中，所述外场光谱辐射测量数据的不确定度的确定方法是采集多个初始数据，再基于多个初始数据确定平均数据以及实验标准差，最后基于多个初始数据、平均数据以及实验标准差确定所述外场光谱辐射测量数据的不确定度。
在本申请的另一个实施例中，通过以下公式确定所述合成标准不确定度：
其中，所述u(R)为所述合成标准不确定度，所述u(C)为所述实验室定标系数的不确定度，所述u(O)为所述外场光谱辐射数据的不确定度，所述n为外场中影响因素的个数，所述u(i)为外场中第i项影响因素的校正系数的不确定度。
在本申请的一个示例中，所述基于所述合成标准不确定度，确定所述光谱仪的外场测量结果是否可靠，包括：当所述合成标准不确定度不大于预设不确定度阈值时，确定所述光谱仪进行外场测量时的外场测量结果可靠；当所述合成标准不确定度大于预设不确定度阈值时，确定所述光谱仪进行外场测量时的外场测量结果不可靠。
这里，所述预设不确定度阈值的选择可以为基于不同行业领域专家经验进行适用性选择。
本申请实施例提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法，所述评估方法包括：获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和该影响因素的校正系数的不确定度；利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
这样，本申请通过实验室定标系数、多项外场影响因素的校正系数以及外场光谱辐射数据，提高外场测量结果的准确度，通过确定出合成标准不确定度，可以有效的评估外场测量结果的质量，从而有利于实现高精度定标。
请参阅图2、图3，图2为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置的结构示意图之一，图3为本申请实施例所提供的一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置的结构示意图之二。如图2中所示，所述评估装置200包括：
获取模块210，用于获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；
第一确定模块220，用于针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度；
第二确定模块230，用于利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；
第三确定模块240，用于基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
可选的，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
可选的，所述第一确定模块220在用于通过以下步骤确定外场中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度时，所述第一确定模块220用于：
根据预先确定出的该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定与该影响因素的外场参数对应的第一光谱辐射测量数据；
获取所述光谱仪在确定实验室定标系数时的标准实验条件下所采集到的第二光谱辐射测量数据；
基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数；
基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为所述校正系数的不确定度。
可选的，如图3所示，所述评估装置200还包括第四确定模块250，所述第四确定模块250用于：
获取该影响因素的多个不同的目标参数；
针对于该影响因素的每个目标参数，获取在该目标参数对应的试验条件下所述光谱仪所采集到的第三光谱辐射测量数据；所述试验条件为将所述标准实验条件中该影响因素的实验室参数更换为该目标参数后所对应的条件；
基于该影响因素的多个目标参数以及每个目标参数对应的第三光谱辐射测量数据，进行拟合处理，确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
可选的，所述评估装置200还包括第五确定模块260，所述第五确定模块260用于：
获取所述光谱仪在实验室定标过程中的多个测量不确定度；其中，所述测量不确定度包括：光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、光谱仪波长准确度的测量不确定度、光谱仪波长重复性的测量不确定度、光谱仪的装调重复性的不确定度、光谱仪的测量重复性的不确定度、距离测量的不确定度以及定标环境杂散光的不确定度；
基于所述多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度。
可选的，通过以下公式确定所述合成标准不确定度：
其中，所述u(R)为所述合成标准不确定度，所述u(C)为所述实验室定标系数的不确定度，所述u(O)为所述外场光谱辐射测量数据的不确定度，所述n为所述外场中影响因素的数量，所述u(i)为外场中第i项影响因素的校正系数的不确定度。
请参阅图4，图4为本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。如图4中所示，所述电子设备400包括处理器410、存储器420和总线430。
所述存储器420存储有所述处理器410可执行的机器可读指令，当电子设备400运行时，所述处理器410与所述存储器420之间通过总线430通信，所述机器可读指令被所述处理器410执行时，可以执行如上述图1所示方法实施例中的评估方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时可以执行如上述图1所示方法实施例中的评估方法的步骤，具体实现方式可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种外场光谱仪采集数据质量的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：
获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；
针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度；
利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；
基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，通过以下步骤确定外场中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度：
根据预先确定出的该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系，确定与该影响因素的外场参数对应的第一光谱辐射测量数据；
获取所述光谱仪在确定实验室定标系数时的标准实验条件下所采集到的第二光谱辐射测量数据；
基于所述第一光谱辐射测量数据和所述第二光谱辐射测量数据，确定该影响因素的校正系数；
基于该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系进行求偏导处理，将处理后得到的偏导数值确定为所述校正系数的不确定度。
4.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，通过以下步骤确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系：
获取该影响因素的多个不同的目标参数；
针对于该影响因素的每个目标参数，获取在该目标参数对应的试验条件下所述光谱仪所采集到的第三光谱辐射测量数据；所述试验条件为将所述标准实验条件中该影响因素的实验室参数更换为该目标参数后所对应的条件；
基于该影响因素的多个目标参数以及每个目标参数对应的第三光谱辐射测量数据，进行拟合处理，确定该影响因素的参数与光谱辐射测量数据之间的函数关系。
5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，通过以下方法确定所述实验室定标系数的不确定度：
获取所述光谱仪在实验室定标过程中的多个测量不确定度；其中，所述多个测量不确定度包括：光谱辐射照度标准灯的测量不确定度、光谱仪波长准确度的测量不确定度、光谱仪波长重复性的测量不确定度、光谱仪的装调重复性的不确定度、光谱仪的测量重复性的不确定度、距离测量的不确定度以及定标环境杂散光的不确定度；
基于所述多个测量不确定度，确定所述实验室定标系数的不确定度。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，通过以下公式确定所述合成标准不确定度：
其中，所述u(R)为所述合成标准不确定度，所述u(C)为所述实验室定标系数的不确定度，所述u(O)为所述外场光谱辐射测量数据的不确定度，所述n为所述外场中影响因素的数量，所述u(i)为外场中第i项影响因素的校正系数的不确定度。
7.一种外场光谱仪采集数据质量的评估装置，其特征在于，所述评估装置包括：
获取模块，用于获取在外场环境中至少一项影响因素的外场参数以及光谱仪所采集到的外场光谱辐射测量数据；所述影响因素为对所述光谱仪采集到的光谱辐射测量数据产生影响的因素；
第一确定模块，用于针对于每项影响因素，根据该影响因素的外场参数以及对应的实验室测量数据，确定在所述外场环境中该影响因素的校正系数和所述校正系数的不确定度；
第二确定模块，用于利用所述光谱仪的实验室定标系数以及每项影响因素的校正系数，对所述外场光谱辐射测量数据进行数据转换处理，确定所述光谱仪的外场测量结果；
第三确定模块，用于基于所述实验室定标系数的不确定度、所述外场光谱辐射测量数据的不确定度和外场中每项影响因素的校正系数的不确定度，确定用于评估所述外场测量结果的合成标准不确定度。
8.根据权利要求7所述的评估装置，其特征在于，所述影响因素包括以下至少一项：温度、湿度、光源辐射强度、光源的光谱分布、光路传输介质、以及光源尺寸。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过所述总线进行通信，所述机器可读指令被所述处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述的评估方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任一所述的评估方法的步骤。
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