一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统。所述装置包括高光谱相机、光源、时间校准板、空间校准板以及样品台；高光谱相机和光源位于样品台正上方；样品台为矩形；时间校准板位于样品台的长边一侧，且时间校准板位于高光谱相机视场边缘；空间校准板位于样品台的短边一侧；样品台短边一侧与样品台长边一侧相邻且垂直；时间校准板和高光谱相机静止不动；空间校准板跟随样品台扫描运动。本发明专利技术通过采集时间校准板与空间校准板的信息，运用时间校准与空间校准相结合的方法，大大提升高光谱相机的辐射标定精度，克服当前高光谱相机辐射标定受光源亮度变化及空间分布影响大的问题，显著提升了高光谱相机辐射标定精度。

A radiation calibration device, method and system for hyperspectral camera

【技术实现步骤摘要】
一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统
本专利技术涉及高光谱相机辐射标定领域，特别是涉及一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统。
技术介绍
高光谱相机(也称高光谱相机)不仅能够获得地物的空间分布信息，而且还能同步获得地物的光谱信息。高光谱相机主要用于分析物质成分，在农业病虫害检测、林业树种识别、水环境检测等领域发挥着重要作用。目前主流的高光谱成像系统多是推帚型，即单次拍照获取空间维一条线的空间信息及其光谱信息，因此需要推扫机构实现全局成像。根据实现推扫的形式可以将高光谱系统分为两类，第一类是高光谱相机运动实现推扫，比如无人机搭载高光谱系统以及利用转台等结构的高光谱系统，第二类是利用平移机构带动被测物相对于高光谱相机运动实现推扫。无论何种成像方式，都需要辐射定标将原始数据标准化，从而进行后续的深入数据挖掘。本专利技术提出的辐射定标方法主要适用于第二类机构的辐射校正结构。目前主要采用标准反射率板作为辅助辐射定标元件，通过获取高光谱相机对已知反射率的标准反射率板的响应来对未知区域进行标准化。但是该方法存在弊端，即认为光源照度均匀且不随时间变化。如果拍摄标准反射率板时刻的光源亮度和拍摄其他位置时的光源亮度有显著区别，则会使辐射定标后的标准化数据误差较大；如果光源照射标准反射率板的位置和照射其他位置亮度不同，也会使辐射定标后的标准化数据误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统，以解决现有高光谱相机辐射标定方法受光源亮度变化及空间分布影响大，导致辐射标定误差大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种高光谱相机辐射标定装置，包括高光谱相机、光源、时间校准板、空间校准板以及样品台；所述高光谱相机和所述光源位于所述样品台正上方；所述样品台为矩形；所述时间校准板位于所述样品台的长边一侧，且所述时间校准板位于所述高光谱相机视场边缘；所述空间校准板位于所述样品台的短边一侧；所述短边一侧与所述长边一侧相邻且垂直；所述时间校准板和所述高光谱相机静止不动；所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；起始状态下，所述时间校准板与所述空间校准板平行放置；所述高光谱相机线视场覆盖所述空间校准板加所述时间校准板的宽度；所述光源照亮所述高光谱相机线视场覆盖区域；扫描过程中，所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；所述高光谱相机连续采集视场内的所述空间校准板的DN值(DigitalNumber)信息；所述高光谱相机连续采集视场边缘的所述时间校准板的DN值信息。一种高光谱相机辐射标定方法，所述高光谱相机辐射标定方法基于所述的一种高光谱相机辐射标定装置，所述高光谱相机辐射标定方法包括：获取扫描过程中所述高光谱相机连续采集的视场内的空间校准板的DN值信息以及视场边缘的时间校准板的DN值信息；根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值确定未知区域的反射率；根据所述未知区域的反射率进行所述高光谱相机的辐射标定。可选的，所述根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值确定未知区域的反射率，具体包括：根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值，采用公式确定未知区域的反射率；其中f(a,b,c)为未知区域点(a,b,c)的反射率；f(i,b,c)为所述空间校准板上的点(i,b,c)的DN值，1≤i≤k，k为高光谱相机获取的包含空间校准板DN值的图像数量；f(a,t,c)为所述时间校准板上点(a,t,c)的DN值，1≤t≤j，j为高光谱相机获取的包含时间校准板DN值的像素列数；f(i,t,c)为点(i,t,c)的DN值。一种高光谱相机辐射标定系统，所述高光谱相机辐射标定系统包括:DN值信息获取模块，用于获取扫描过程中高光谱相机连续采集的视场内的空间校准板的DN值信息以及视场边缘的时间校准板的DN值信息；未知区域的反射率确定模块，用于根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值信息确定未知区域的反射率；辐射标定模块，根据所述未知区域的反射率进行所述高光谱相机的辐射标定。可选的，所述未知区域的反射率确定模块，具体包括：未知区域的反射率确定单元，用于根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值，采用公式确定未知区域的反射率；其中f(a,b,c)为未知区域点(a,b,c)的反射率；f(i,b,c)为所述空间校准板上的点(i,b,c)的DN值，1≤i≤k，k为高光谱相机获取的包含空间校准板DN值的图像数量；f(a,t,c)为所述时间校准板上点(a,t,c)的DN值，1≤t≤j，j为高光谱相机获取的包含时间校准板DN值的像素列数；f(i,t,c)为点(i,t,c)的DN值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统，所述装置包括高光谱相机、光源、时间校准板、空间校准板以及样品台；所述高光谱相机和所述光源位于所述样品台正上方；所述样品台为矩形；所述时间校准板位于所述样品台的长边一侧，且所述时间校准板位于所述高光谱相机视场边缘；所述空间校准板位于所述样品台的短边一侧；所述短边一侧与所述长边一侧相邻且垂直；所述时间校准板和所述高光谱相机静止不动；所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动。本专利技术通过时间校准和空间校准相结合的方法提升辐射标定精度，高光谱相机所采集的数据中一直包含时间校准板的DN值，数据开头包含空间校准板的DN值，时间校准板DN值对应扫描位置每一时刻的标准反射数值，空间标准板DN值对应扫描时刻每一位置的标准反射数值，二者相结合可获得每一时刻每一位置的标准反射数值，从而对整个扫描获取的高光谱图像进行高精度标定。本专利技术公开的高光谱相机辐射标定装置、方法及系统，克服了当前高光谱相机辐射标定受光源亮度变化及空间分布影响大的问题，显著提升了高光谱相机辐射标定精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的高光谱相机辐射标定装置示意图；图2为本专利技术提供的高光谱相机辐射标定装置扫描过程示意图；图3为本专利技术提供的高光谱相机获取的数据立方体示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种高光谱相机辐射标定装置、方法及系统，以解决现有高光谱相机辐射标定方法受光源亮度变化及空间分布影响大，导致辐射标定误差大的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高光谱相机辐射标定装置，其特征在于，包括高光谱相机、光源、时间校准板、空间校准板以及样品台；/n所述高光谱相机和所述光源位于所述样品台正上方；所述样品台为矩形；所述时间校准板位于所述样品台的长边一侧，且所述时间校准板位于所述高光谱相机视场边缘；所述空间校准板位于所述样品台的短边一侧；所述短边一侧与所述长边一侧相邻且垂直；所述时间校准板和所述高光谱相机静止不动；所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；/n起始状态下，所述时间校准板与所述空间校准板平行放置；所述高光谱相机线视场覆盖所述空间校准板加所述时间校准板的宽度；所述光源照亮所述高光谱相机线视场覆盖区域；/n扫描过程中，所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；所述高光谱相机连续采集视场内的所述空间校准板的DN值信息；所述高光谱相机连续采集视场边缘的所述时间校准板的DN值信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种高光谱相机辐射标定装置，其特征在于，包括高光谱相机、光源、时间校准板、空间校准板以及样品台；
所述高光谱相机和所述光源位于所述样品台正上方；所述样品台为矩形；所述时间校准板位于所述样品台的长边一侧，且所述时间校准板位于所述高光谱相机视场边缘；所述空间校准板位于所述样品台的短边一侧；所述短边一侧与所述长边一侧相邻且垂直；所述时间校准板和所述高光谱相机静止不动；所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；
起始状态下，所述时间校准板与所述空间校准板平行放置；所述高光谱相机线视场覆盖所述空间校准板加所述时间校准板的宽度；所述光源照亮所述高光谱相机线视场覆盖区域；
扫描过程中，所述空间校准板跟随所述样品台扫描运动；所述高光谱相机连续采集视场内的所述空间校准板的DN值信息；所述高光谱相机连续采集视场边缘的所述时间校准板的DN值信息。


2.一种高光谱相机辐射标定方法，所述高光谱相机辐射标定方法基于权利要求1所述的一种高光谱相机辐射标定装置，其特征在于，所述高光谱相机辐射标定方法包括：
获取扫描过程中所述高光谱相机连续采集的视场内的空间校准板的DN值信息以及视场边缘的时间校准板的DN值信息；
根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值确定未知区域的反射率；
根据所述未知区域的反射率进行所述高光谱相机的辐射标定。


3.根据权利要求2所述的高光谱相机辐射标定方法，其特征在于，所述根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间校准板的DN值确定未知区域的反射率，具体包括：
根据所述空间校准板的DN值信息以及所述时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹禄，黄殿成，丁琦，崔帅，王瑜，薛艳玲，
申请(专利权)人：杭州高谱成像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33