[发明专利]基于自稳平台的多功能高光谱数据采集装置及其测量方法

说明书

本发明公开了基于自稳平台的多功能高光谱数据采集装置及其测量方法，将传统的高光谱光纤探头和多功能数据传感器集成于自增稳平台上，不仅可以很好的实现光纤探头的姿态控制和自稳，而且将测量时探头的姿态、采集目标物距离以及目标物图像等信息同高光谱数据一键式自动进行采集。本发明实施例使用简便、不仅排除了传统地物光谱测量方法中由于手持探头角度变化带来的误差，极大地提高了高光谱数据的精度和可靠性，而且适用于高光谱观测角度的研究，如高光谱BRDF的测量研究。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，具体涉及基于自稳平台的多功能高光谱数据采集装置及其测量方法。

背景技术

随着高光谱遥感技术的发展，对数据的精度要求越来越高，传统地物光谱仪人工测量方法中，由于探头的角度姿态不稳定引入的误差对高光谱遥感数据的影响也随之凸显出来。自然条件下，地表对太阳辐射的反射是各向异性的，通常用双向反射分布函数来描述，其定义为目标某一出射方向上的辐射亮度与某一入射方向照射在该面元上的辐射照度之比，BRDF是遥感研究和应用的基础参数之一。如测量时探头的角度不一致，则会导致数据之间的误差加大，数据的一致性及可比性变差。

目前，地物光谱仪的数据测量一般都通过人工手持光纤探头进行观测，这种方法存在明显弊端：首先，由于地物对太阳辐射的反射各向异性的特点，观测者手持光纤探头进行白板校准和地物测量时很难实现并保持精确的垂直姿态，从而影响最终测量数据的精度；其次，传统人工手持光纤探头仅对高光谱数据进行采集，无法预览实际采集区域，也不能记录采集区域影像和数据采集的姿态、距离信息等，而这些信息对保证高光谱遥感数据的质量是至关重要的，这些信息的缺失可能会对高光谱数据的精度造成很大的影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供基于自稳平台的多功能高光谱数据采集装置及其测量方法，用以解决现有地物光谱数据测量误差大的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供基于自稳平台的多功能高光谱数据采集装置，所述装置包括：自增稳平台、地物光谱仪、地物光谱采集探头、多功能数据采集设备及数据采集控制终端设备，所述多功能数据采集设备安装至所述自增稳平台上，所述地物光谱采集探头插装至所述多功能数据采集设备上的安装孔，所述自增稳平台用于稳定控制所述多功能数据采集设备和所述地物光谱采集探头，所述地物光谱仪的主机通过控制线控制所述地物光谱采集探头获取高光谱信息，所述地物光谱采集探头通过光纤将收集到的反射光传送至所述地物光谱仪的主机，所述数据采集控制终端设备通过夹持器安装至所述自增稳平台，所述数据采集控制终端设备与所述地物光谱仪的主机保持实时通信连接。

优选地，所述多功能数据采集设备上集成连接有多功能数据传感器，所述多功能数据传感器包括用于获取测量时的探头角度信息的平台姿态传感器、用于获取测量时的目标物距离的距离传感器、用于获取测量时的目标物图像并标注实际测量区域的图像采集器和用于提示测量进度的语音传感器，所述平台姿态传感器安装至所述自增稳平台上，所述距离传感器、所述图像采集器和所述语音传感器安装至所述多功能数据采集设备上，所述多功能数据采集设备连接至所述地物光谱仪的主机，所述地物光谱仪的主机通过无线通信模块与所述数据采集控制终端设备保持实时通信连接。

优选地，所述平台姿态传感器包括第一平台姿态传感器和第二平台姿态传感器，所述第一平台姿态传感器通过安装座将所述多功能数据采集设备夹持安装至U型安装架的两个侧壁之间，所述第一平台姿态传感器通过电机驱动的旋转轴带动所述多功能数据采集设备沿第一方向旋转，所述U型安装架通过所述第二平台姿态传感器安装至所述自增稳平台上，第二平台姿态传感器通过电机驱动的旋转轴带动所述U型安装架和所述多功能数据采集设备一起沿第二方向旋转。

优选地，所述数据采集控制终端设备内部装载有数据采集控制单元，所述数据采集控制单元包括：姿态控制子单元，用于控制所述多功能数据采集设备在所述自增稳平台上的测量姿态；及数据采集子单元，用于与所述地物光谱仪和各个多功能数据传感器保持实时通讯连接，控制数据采集和存储。