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专利号: 2016103104213
申请人: 浙江大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-07-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水下空间三维光谱成像仪,其特征在于,包括前端永磁铁(1)、底座(2)、密封舱(3)、成像光谱仪镜头(4)、成像光谱仪(5)、后端永磁铁(6)、电磁铁(7)、支架(8)、水体衰减系数测量仪(10)、控制单元(11)等;其中,所述底座(2)上开有滑槽,所述滑槽的前端安装有前端永磁铁(1),所述滑槽的后端安装有后端永磁铁(6);所述前端永磁铁(1)和后端永磁铁(6)的磁极相反;所述支架(8)安装在底座(2)的滑槽上,沿滑槽滑动;所述支架(8)内装有电磁铁(7);所述密封舱(3)安装于支架(8)上方,所述密封舱(3)上开有用于安装玻璃的玻璃窗口;所述成像光谱仪(5)和控制单元(11)均安装在密封舱(3)内;所述水体衰减系数测量仪(10)固定于密封舱(3)外侧,用于测量水体的衰减系数;所述成像光谱仪镜头(4)安装在成像光谱仪(5)上,所述成像光谱仪镜头(4)透过玻璃窗口采集水下光谱图像;所述成像光谱仪(5)、电磁铁(7)和水体衰减系数测量仪(10)均与控制单元(11)相连。

2.根据权利要求1所述的水下空间三维光谱成像仪,其特征在于,还包括数据输出接口(9);所述数据输出接口(9)安装在密封舱(3)壳体上,数据输出接口(9)与控制单元(11)相连。

3.根据权利要求2所述的水下空间三维光谱成像仪,其特征在于,所述控制单元(11)包括电源、控制模块、数据处理模块和数据存储模块;所述电源为整个系统提供工作电压;所述成像光谱仪(5)、水体衰减系数测量仪(10)、控制模块和数据存储模块均与数据处理模块相连;所述数据存储模块与数据输出接口(9)相连。

4.一种利用权利要求3所述的水下空间三维光谱成像仪的成像方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)水体衰减系数测量仪(10)测量水体的光谱衰减系数α(λk)(k∈(1,n)),λk为k波段的中心波长,k为正整数,n为波段数;

(2)控制模块控制电源中电流的方向使电磁铁(7)的磁极朝向与前端永磁铁(1)相反,则成像光谱仪(5)移动到底座(2)的前端,拍摄导轨靠前位置时的光谱图像;改变电磁铁(7)中电流流向,则成像光谱仪(5)移动到底座(2)的后端,拍摄导轨靠后位置时的光谱图像;

(3)使用SIFT算法对步骤(2)所采集的两组光谱图像作位置匹配;

(4)根据步骤(1)所得的光谱衰减系数和步骤(3)所得的位置匹配后的光谱图像,计算每个像素点对应位置与相机之间的距离;记某一点(x,y)在底座前端的光谱响应为If(x,y,λk)(k∈(1,n)),后端的光谱响应为Ib(x,y,λk)(k∈(1,n)),计算点(x,y)与相机之间的距离D(x,y),获得空间三维信息;计算公式如下:其中,λ1,λ2,...,λn为波长,L0为前后两个成像位置之间的距离;

(5)根据步骤4计算所得的距离D(x,y),补偿水体对光谱的衰减,获得水下物体的真实光谱,计算公式如下:

其中,Ic(x,y,λk)(∈(1,n))为点(x,y)在λk波段经补偿后的光谱强度;

(6)将步骤4得到的空间三维信息与步骤5得到的真实光谱信息进行匹配,获取三维空间光谱信息Ic(x,y,D,λn)。