[发明专利]适用于水下的高光谱成像分析仪

说明书

本发明涉及适用于水下的高光谱成像分析仪，舱体内设有支架，所述光谱成像模块与光电探测器连接，并固定于支架上；所述光电探测器、线状宽带光源与供电通讯控制单元连接；所述线状宽带光源设于舱体内壁；所述舱体两侧分别通过前端舱盖、后端舱盖密封，供电通讯控制单元通过水密缆与水下潜水器连接。将水下高光谱成像分析仪搭载于水下潜器对海底目标物进行目标物识别与分析，并且兼容移动式水下潜器和固定式水下潜器，使水下高光谱成像分析仪适用范围更大。本发明采用线状宽带光源，并且光谱成像模块的扫描区域和主动光源模块的照明区域保持同步，能大大提高水下目标物的高光谱信号强度。

技术领域

本发明属于水下目标物识别领域，具体地说是一种水下高光谱成像分析仪及其分析方法。

背景技术

目前，针对水下目标物的识别装备多是基于机器视觉识别的方法研制的，此种方法较难实现外观差别不大的目标物的有效识别。在陆地上已经得到广泛应用的高光谱成像分析方法，能够同时获取目标物的光谱信息和方位信息，但是在水下的应用还比较少。原因在于水体本身对高光谱信号衰减和吸收较大；水下环境复杂，水下目标物的高光谱特征不明显，并且强度较弱。现有的水下高光谱分析仪多搭载水下潜器进行巡航式扫描，或者快照式扫描，分辨率限制了其成像识别效果。由此可见，水下应用高光谱成像分析技术对目标物进行识别时，需要就扫描方式和照明方式两方面进行改进。

发明内容

为了增加水下高光谱成像分析仪的适用性，本发明提供了一种兼容的扫描方式，当需要对水下大面积区域进行目标物识别时，水下高光谱成像分析仪搭载水下潜器以特定速度延预设航线对经过的区域进行扫描，获取经过区域的高光谱信号；当需要对特定面积进行精细扫描时，水下高光谱成像分析仪搭载静止水下潜器(如坐底长期观测系统或悬停的AUV/ROV)通过转动实现对特定目标区域的高分辨率扫描。

为了克服水下目标物高光谱信号较弱的局限，本发明提供一种线状宽带光源的主动照明方案，该方案以卤素灯或全光谱LED灯作为主动照明光源，光线经过椭圆柱面反射后能以带状光的形式照射到扫描区域，并与光谱成像模块的扫描位置同步，从而提高照射到目标区域的光强度，进而得到足够强度的扫描区域的高光谱信号。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于水下的高光谱成像分析仪，包括舱体以及设于舱体内的供电通讯控制单元、光谱成像模块、支架、线状宽带光源和光电探测器；

所述舱体内设有支架，所述光谱成像模块与光电探测器连接，并固定于支架上；所述光电探测器、线状宽带光源与供电通讯控制单元连接；所述线状宽带光源设于舱体内壁；

所述舱体两侧分别通过前端舱盖、后端舱盖密封，供电通讯控制单元通过水密缆与水下潜水器连接。

所述舱体为透明壳体。所述舱体为石英玻璃壳体。所述舱体为中空的管状壳体，两端分别通过前端舱盖、后端舱盖密封。

所述舱体两端的前端舱盖、后端舱盖分别设有安装于潜器上的轴承座，舱体两端的前端舱盖、后端舱盖外表面上分别设有转轴，两个转轴分别通过轴承与两端的轴承座转动连接；水下电机安装于潜器下方，水下电机的输出端与前端舱盖和后端舱盖上的转轴连接，通过水下电机驱动舱体旋转。

所述舱体呈水平状态。

所述水下潜器外壁或水下电机上设有激光测距仪，所述激光测距仪通过线缆与供电通讯控制单元连接。

所述线状宽带光源设置方向与舱体轴向方向平行。

所述线状宽带光源为多条，并排设于舱体内壁。

一种适用于水下的高光谱成像分析方法，包括以下步骤：

当水下潜器静止时，在水下潜器提供的动力驱动下，水下电机带动舱体按照设定速度转动，舱体内的光谱成像模块在线状宽带光源的照明区域内进行扫描，最终完成特定区域的扫描；