[发明专利]室内高光谱BRDF测定系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内高光谱BRDF测定系统，属于物理仪器部分。

背景技术

在光谱地学应用中，地物光谱特征是地物信息直接提取的基础。但在自然界中大多数的地物目标表现特征为非朗伯源，目标地物的光谱特征和入射、反射光的光线的空间几何位置及它们波长相关，这种目标地物的各向异性可以通过双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF)准确描述，是因为BRDF是利用入射方位角和天顶角、反射方位角和天顶角、通径中光的波长表示的反射方向上的反射亮度值和入射方位角和天顶角及波长表示的入射方向上的辐照亮度值之比可以准确地描述物体的这种各向异性，因此目标地物的各向异性也是地物光谱特征研究的重点之一。

BRDF高光谱观测对研究目标地物的光谱方向性、多角度遥感、遥感定标及遥感定量化具有重要意义。其地面测定包括室外、室内BRDF的观测，室外测定主要以太阳光为入射光源和室内以人工为主的入射光源，测定目标地物在半球方向上各个角度的反射亮度。如专利申请号200610096153.6、200610096154.0、200420062521.1、20110209229.2都是BRDF测定的系统。但是这些BRDF测定系统存在以下几个不足之处：①这些系统的光源都使用的单光源，在测定目标物处于半径为R的半球中心，在半球地物BRDF探测过程传感器的阴影在某些特定的角度方向上是无法避免的，并且传感器在高天顶角地物BRDF探测过程观测的反射福亮度较低，单光源会引起较大偏差。②测定地物目标BRDF的半球半径R是固定，其光谱观测的传感器的的视场角只能通过更换视场角镜头，但是视场角镜头是有限的，通常只有25°、15°、8°、5°、3°等不连续的，影响选择合适的视场角。③光源的入射角度只是方位角和完全天顶角的一部分，室外以太阳为光源只能测定太阳轨迹的立体角的，而室内的人工光源只能调整入射光源的天顶角，这样不能描述目标地物BRDF的特征的完整性。因此传统BRDF测定系统的这些缺点不能够准确完整的目标地物BRDF特征。

发明内容

为了解决目前的BRDF测定系统使用的单光源产生的阴影导致测量精度降低、并且在观测时BRDF测定系统的入射光源的方位角及视场角具有局限性导致的目标地物BRDF的特征不完整的问题，提出了一种消除阴影、提高测量精度，并且改善入射光源的方位角及视场角局限性的室内高光谱BRDF测定系统。

本发明所述的室内高光谱BRDF测定系统，其特征在于：所述的系统包括光源区、高光谱辅亮计调节区、载物台区和水平放置的底座；所述的光源区包括光源、光源调距阀、光源支杆和半圆弧滑轨，所述的光源通过所述的光源支杆与固定在底座侧面的半圆弧滑轨的圆心铰接；所述的高光谱辅亮计调节区包括辅亮计、调距器、1/4圆弧滑轨和空心转动圆盘，所述的辅亮计通过1/4圆弧滑轨与所述的空心转动圆盘连接；所述的载物台区放置在所述的底座中心，且所述的载物台区的重心与所述的底座重心的在同一条垂线上，所述的底座中心固定所述的空心转动圆盘；所述的光源光轴始终指向空心转动圆盘的圆心；所述的光源与所述的辅亮计均接通电源；

所述的光源包括设置卤灯的灯座、与灯座连接的准直镜筒，灯座和准直镜筒结合处开有通光孔，准直镜筒中设置有孔径可调光阑，准直镜筒出光口处设置有直镜，所述孔径可调光阑位置与准直镜的焦平面重合，所述卤灯的出射光经过准直镜筒中的孔径可调光阑和准直镜后从准直镜筒出光口处以平行光出射；

所述的光源支杆包括横支杆和纵支杆，所述的横支杆一端与所述光源垂直连接，另一端与所述的纵支杆垂直连接；所述的纵支杆的另一端与所述的半圆弧滑轨的圆心铰接单位5°量化转动，保证光源的光轴穿过空心圆盘的中心，并且在所述的半圆弧滑轨处通过所述的螺钉组成的抱锁固定；

所述的调距器包括光纤探头套筒和定位套，所述的光源探头套筒上带有毫米单位刻度，通过所述的定位套对光纤探头套筒不同位置的固定可以调整所述的辅亮计的探头到观测目标物之间的距离，具体距离通过套筒上的刻度读取；所述的辅亮计的探头端安装有标准高光谱仪的镜头螺纹，通过镜头的更换和探头距目标物的距离调整最佳的视场角范围；

所述的空心转动圆盘是由环状可转动的外盘和固定在底座上的内盘组成，所述的内盘上刻有标准360个分度刻度，通过外盘上的指针量化转动角度；所述的外盘的半径与1/4圆弧滑轨半径相同，保证辅亮计在1/4圆弧滑轨的滑动和外盘的转动时形成半球状的观测面；