本發(fā)明涉及一種光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置，屬于地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

日常生活中，人們對圖像信號的采集一般用數(shù)碼相機或掃描儀來完成。掃描儀對圖像進行采集的原理是：在玻璃板上放上原稿，啟動驅(qū)動程序，掃描儀光源為長條形，并沿y方向掃過整個原稿，照射到原稿上的光線經(jīng)過反射后穿過一個很窄的縫隙，形成沿x方向的光帶，又經(jīng)過一組反光鏡，由光學(xué)透鏡聚焦并進入分光鏡，經(jīng)過棱鏡和紅綠藍三色濾色鏡得到的rgb三條彩色光帶分別照射到各自的ccd上，ccd將rgb光帶轉(zhuǎn)變成模擬電子信號，此信號又被a/d變換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字電子信號。至此，反應(yīng)原稿圖像的光信號轉(zhuǎn)變成計算機能夠接受的二進制數(shù)字電子信號，最后通過串行或并行等接口送至計算機。掃描儀每掃一行就得到原稿x方向一行的圖像信息，隨著沿y軸方向的移動，在計算機內(nèi)部逐步形成原稿的全圖。在掃描儀獲取圖像的過程中，有兩個元件起到關(guān)鍵作用，一是ccd(charge-coupleddevice，電荷耦合元件，也稱為ccd圖像傳感器)，是一種半導(dǎo)體器件，作用就像膠片一樣，能夠把光學(xué)影像信號轉(zhuǎn)化為模擬電信號；另一個是a/d變換器，它將模擬電信號轉(zhuǎn)換稱為數(shù)字信號。自動對焦過程中，單反相機的自動對焦原理，即相位檢測對焦技術(shù)：單反相機機身的反光鏡由兩塊反光玻璃構(gòu)成：主鏡和輔鏡。主鏡中心部位是透明，對應(yīng)著輔鏡。主鏡和輔鏡一起將鏡頭成像光線投射至毛玻璃，輔鏡會反射一部分光線到達鏡室底部的相位檢測自動對焦模塊。模塊中有兩個小透鏡、各自擷取在對焦點區(qū)域兩邊影像的小部分，在投射到分成兩組的ccd數(shù)組上。概念上這兩個小透鏡的位置在感光芯片后方，它們把擷取到的影像在ccd數(shù)組上聚焦。如果鏡頭對焦準確，這兩個重新聚焦的像會在各自ccd數(shù)組中央，兩者之間的距離是對焦準確時的相位。若鏡頭成像位置在感光芯片前方，ccd上兩個像之間的距離比較近，也就是相位比較短；反之，若鏡頭成像位置在感光芯片后方，ccd上兩個像之間的距離比較遠，也就是相位比較長。所以從比較準焦相位和非準焦相位之間的差異，就可以算出鏡頭對焦時移動的方向和距離，再向鏡頭下達移動的指令，一次把鏡頭放到定位，從而對焦成功。目前，多光譜遙感圖像分隔方法常用有：邊緣檢測法，這是一種以臨界值為界區(qū)分物體與背景的簡單方法；邊界法，這是尋找存在2個區(qū)域之間邊界的方法；邊緣法，辨認像素的邊界，并且將它們連接在一起找出物體邊界的方法；閾值劃分法，這在圖像分割中閾值劃分是最簡單也是最有用的一種分割方法，主要的想法非常直接，是基于直方圖的一種劃分。以上所有方法無論目視分析還是定量精度評價都一致地說明，不存在最佳的閾值可以同時使所有的地物類型達到最好的分割結(jié)果，每類地物在不同的層次上都有各自的特性。因此，多尺度分割可以更高效準確地反映地面實際情況。但是如何準確評價多尺度分割以及有效利用多尺度分割結(jié)果仍是進一步研究的問題。最大似然分類法(maximumlikelihoodclassifier，mlc)基于貝葉斯(bayes)準則，被認為是一種穩(wěn)定性、魯棒性好的分類器。最大似然分類法假設(shè)遙感圖像中每個波段數(shù)據(jù)都呈正態(tài)分布。基本思想是，地物類數(shù)據(jù)在空間中構(gòu)成特定的點群，每一個類別的每一維數(shù)據(jù)在自己的數(shù)軸上呈正態(tài)分布，該類別的多維數(shù)據(jù)構(gòu)成一個多維正態(tài)分布。每個類別的多維正態(tài)分布模型都有其不同的分布特征，例如，形狀、密度、所在位置及分散程度等。對于一個具有三個特征的正態(tài)分布，每一個類別是一個近似鐘形的立方體，不同類別形成的“鐘”在高低、粗細、尖闊等方面都不盡相同，根據(jù)各類的已知數(shù)據(jù)，可以構(gòu)造出各類別的多維正態(tài)分布模型實際上是各類別數(shù)據(jù)向量的頻率，即概率分布函數(shù)或概率密度函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對于任何一個像元，可以反過來求它屬于每個類別的概率，取最大概率對應(yīng)的類別為分類結(jié)果。人肉眼分辨率指的是人眼能夠分辨兩個相鄰的點或者線的能力，通常以剛能被分開的兩點或者兩線與眼睛瞳孔中心所成的張角表示，其最小分辨的距離為0.2mm左右。要觀察和分析更小的距離時，就必須借助專門儀器，比如光學(xué)顯微鏡，分辨極限約為200nm放大率是500-1000倍，電子顯微鏡分辨極限約為0.2nm放大率是200-200000倍，再經(jīng)照相放大可達1000000倍。正常人眼對波長約為555nm的電磁波最為敏感?？梢姽獾闹饕烊还庠词翘?，主要人工光源是白熾物體特別是白熾燈，它們所發(fā)射的可見光譜是連續(xù)的，氣體放電管也發(fā)射可見光，其光譜是分離的，常利用各種氣體放電管加濾光片作為單色光源?？萍及l(fā)展到今天，無論是掃描儀還是數(shù)碼相機均能較好地將圖像信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息被電腦識別、儲存和輸出，但是在圖像處理過程中，經(jīng)常會遇到一旦放大圖像，所輸出圖像的質(zhì)量特別是邊界變得模糊不清，究其原因，就是在圖像顯示過程中采用的是棱鏡和紅綠藍三元色，而自然可見光中并非三色，而是七色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，其波長分別為：紅750nm-620nm、橙620nm-590nm、黃590nm-570nm、綠570nm-495nm、藍495nm-475nm、靛475nm-450nm、紫450nm-380nm，380nm-10nm之間的光波為紫外線，而750nm-1000000nm之間的光線為紅外線。也就是說從380nm到750nm范圍全是可見光，其光譜是一個連續(xù)的波長，僅僅用紅綠藍三元色表達整個光譜，勢必會造成一些光線被忽略，所以即使儀器做的再好，這一先天缺陷也會使圖像質(zhì)量在轉(zhuǎn)換過程中受到極大限制，出現(xiàn)模糊不清的情況，特別是在對圖像質(zhì)量要求較高的遙感圖像處理過程中，更加迫切需要解決這一缺陷。因此如何解決圖像特別是遙感圖像在轉(zhuǎn)變過程中仍能保證其質(zhì)量成為急需解決的一大難題，所以利用公知ccd感知圖像信息的功能，仿生昆蟲復(fù)眼中的小眼結(jié)構(gòu)，利用電磁吸引改變透鏡凸度，使得反射到ccd感光元件上的光線始終處于最佳，同時，對圖像色彩按照5nm一個波段進行分割，將可將光分割成74個波段，ccd組件中對應(yīng)每個波段均能識別處理變成模擬電信號，進而由a/d轉(zhuǎn)換器將模擬電信號變成數(shù)字信號，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理主機，用與已知數(shù)碼相機相同的圖像處理軟件進行處理，達到高質(zhì)量處理圖像信息的目的，發(fā)明一種光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置是必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服圖像特別是遙感圖像在轉(zhuǎn)變過程中不能保證其質(zhì)量的難題，本發(fā)明提供一種光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置，該種光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置利用利用公知ccd感知圖像信息的功能，仿生昆蟲復(fù)眼中的小眼結(jié)構(gòu)，利用電磁吸引改變透鏡凸度，使得反射到ccd感光元件上的光線始終處于最佳，同時，對圖像色彩按照5nm一個波段進行分割，將可將光分割成74個波段，ccd組件中對應(yīng)每個波段均能識別處理變成模擬電信號，進而由a/d轉(zhuǎn)換器將模擬電信號變成數(shù)字信號，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理主機，用與已知數(shù)碼相機相同的圖像處理軟件進行處理，從而達到高質(zhì)量處理圖像信息的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置，由顏色采集頭壁1、ccd組件2、可變磁力鏡頭3、增光環(huán)形燈管4、反射光入孔5、總電源線6、操控面板22、鏡頭腔壁24、集光罩25、鏡頭腔26、固定體28組成，其特征在于：可變磁力鏡頭3由鐵粉囊可變?nèi)?、電磁鐵粉擴張縫8、環(huán)形控變電磁鐵9、鏡片固定索10、可變焦距鏡片11、電磁鐵電源線23組成，位于鏡頭腔26中部，分內(nèi)外兩部分，外部為環(huán)形控變電磁鐵9，內(nèi)部是鐵粉囊可變?nèi)?、鏡片固定索10、可變焦距鏡片11組成的中央部，外部的環(huán)形控變電磁鐵9與中央部的鐵粉囊可變?nèi)?之間的縫隙為電磁鐵粉擴張縫8，整個中央部被能夠伸縮的鏡片固定索10固定在環(huán)形控變電磁鐵9上下鏡頭腔壁24的內(nèi)表面。鐵粉囊可變?nèi)?是可變焦距鏡片11周緣內(nèi)充鐵粉的圓環(huán)，外壁為具彈性的硅膠，厚度為0.5-1毫米，正常狀態(tài)下圓環(huán)的外徑為0.5-5厘米，內(nèi)徑為0.4-4厘米，在環(huán)形控變電磁鐵9通電時，由于環(huán)形控變電磁鐵9產(chǎn)生的電磁力的牽拉，鐵粉囊可變?nèi)?直徑變大，向外擴展。電磁鐵粉擴張縫8是環(huán)形控變電磁鐵9與鐵粉囊可變?nèi)?之間的縫隙，在鐵粉囊可變?nèi)?向外擴展時，電磁鐵粉擴張縫8逐漸縮小。環(huán)形控變電磁鐵9是4-32個按照1-5毫米間距排列的一組電磁鐵，靠近鏡頭腔壁24的部分有一個圓形的向鏡頭腔壁24凹陷的電磁鐵固定槽，每個電磁鐵均按照預(yù)定的擺放位置被固定在槽中，槽底上每隔60°有一個螺栓孔，對應(yīng)的鏡頭腔壁24有相應(yīng)的內(nèi)具螺紋的凹槽，通過螺栓將整個環(huán)形控變電磁鐵9固定在鏡頭腔壁24的內(nèi)表面上。每個電磁鐵的構(gòu)造與原理同公知的電磁鐵，中央為鐵芯，鐵芯的直徑為1-5毫米，長度為1-15毫米，周圍纏繞10-100圈涂有絕緣漆銅絲，銅絲的正負極分別與電磁鐵電源線23的正負極相連接。環(huán)形控變電磁鐵9中所有電磁鐵均是同極朝向可變焦距鏡片11，且所有電磁鐵均排布在同一平面上?？勺兘咕噻R片11周緣相互垂直的兩條直徑端點分別設(shè)置上下兩根鏡片固定索10，鏡片固定索10為直徑為1-5毫米的橫截面為圓形的硅膠條，每個固定點均有上下兩根硅膠條，每根硅膠條一端固定在可變焦距鏡片11的邊緣，另一端固定在鏡頭腔壁24的內(nèi)表面上。可變焦距鏡片11是表面為透明厚度為1-5毫米中間厚周緣薄的硅膠皮，中間充有純水而形成的能夠改變形狀的凸透鏡結(jié)構(gòu)，硅膠皮與鐵粉囊可變?nèi)?外表面的硅膠囊連在一起形成一個整體。

所述的顏色采集頭壁1圓筒狀，具上底和下底，直徑為1-10厘米，高度為1-10厘米，厚度為1-2毫米，不銹鋼質(zhì)，是光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的外殼；上底中央有圓形開口；下底為圓臺的側(cè)面形狀，下底內(nèi)表面為其本身不銹鋼所具有的金屬質(zhì)地，外表面則鍍有一層金屬銀而呈現(xiàn)為鏡子結(jié)構(gòu)。

所述的ccd組件2由ccd組件體12、ccd組件固定滑片13、ccd組件固定齒槽14、電機牙輪15、電機體16、電機轉(zhuǎn)子17、電機電源線18、數(shù)據(jù)處理主機19、主機數(shù)據(jù)線20、主機電源線21組成；ccd組件體12圓柱形，直徑為0.5-5厘米，高度為0.3-3厘米，ccd組件固定滑片13和ccd組件固定齒槽14是ccd組件體12兩側(cè)的長方體形翼片、長度為0.1-1厘米，寬度為0.05-0.5厘米，高度為0.3-3厘米；ccd組件固定滑片13表面光滑，無齒形凹槽，與固定體28內(nèi)壁上的滑動槽30相吻合，滑動槽30是固定體28內(nèi)壁上的長方體形凹槽，長度為0.11-1.1厘米，寬度為0.051-0.51厘米，高度為0.31-3.1厘米；ccd組件固定齒槽14一側(cè)面有凹槽，與電機牙輪15相嚙合；數(shù)據(jù)處理主機19是控制ccd組件體12接受信息和發(fā)出指令并能完成對焦的結(jié)構(gòu)，通過主機數(shù)據(jù)線20與操控面板22連接；電機牙輪15是電機轉(zhuǎn)子17末端表面有齒槽的輪子，電機牙輪15末端表面的齒槽與ccd組件固定齒槽14相嚙合；電機體16內(nèi)有線圈，在通電的情況下，能夠帶動電機轉(zhuǎn)子17轉(zhuǎn)動，進而帶動電機牙輪15轉(zhuǎn)動，來控制ccd組件體12，其轉(zhuǎn)動所需的電能靠電機電源線18從外引入。電機電源線18是雙股銅芯電源線，其開關(guān)受操控面板22控制。

所述的固定體28不銹鋼質(zhì)，整體圓柱形，直徑為0.9-9.8厘米，高度為0.5-5厘米，中央有個孔道，孔道下部為集光罩25，圓臺形，下底圓的直徑為0.6-6厘米，上底圓的直徑為0.3-3厘米，高度為0.1-1厘米；孔道中部為集光孔27，圓柱形，直徑為0.3-3厘米，高度為0.1-1厘米；孔道上部為固定槽29，圓柱形，直徑為0.51-5.1厘米，高度為0.3-3厘米。

所述的增光環(huán)形燈管4是固定于顏色采集頭壁1下底外表面反射光入孔5外側(cè)的環(huán)形燈管，外側(cè)直徑燈管橫截面圓形，直徑為0.5-1厘米，環(huán)形外徑為0.8-8厘米，內(nèi)徑為0.75-7厘米。

所述的鏡頭腔壁24雙層，高度為0.5-5厘米，外層為顏色采集頭壁1在鏡頭腔26處的部分，不銹鋼質(zhì)，厚度為1-2毫米；內(nèi)層為側(cè)壁內(nèi)襯有一個厚度為0.5-1毫米的黑色塑料層；所述的鏡頭腔26為鏡頭腔壁24、集光罩25和顏色采集頭壁1下底圍成的空腔，內(nèi)設(shè)置有可變磁力鏡頭3，也是反射光線通行的通道。

本發(fā)明的有益效果為，光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置利用公知ccd感知圖像信息的功能，仿生昆蟲復(fù)眼中的小眼結(jié)構(gòu)，利用電磁吸引改變透鏡凸度，使得反射到ccd感光元件上的光線始終處于最佳，同時，將可見光按照波長每5nm為一個顏色模塊，每個顏色模塊均有一個代碼，那么從380nm-750nm共有74個顏色模塊，采用每種顏色英文名稱的第一個字母分別標記為v1-14、b1-5、c1-4、g1-15、y1-4、o1-6、r1-26；而模塊的空間位置信息則用l(length)、w(width)y、a來表示，x表示長度、y表示寬度、z表示高度，這樣，就可以將獲得的遙感圖像中每個點的信息用不同的符號表示出來，將可將光分割成74個波段，ccd組件中對應(yīng)每個波段均能識別處理變成模擬電信號，進而由a/d轉(zhuǎn)換器將模擬電信號變成數(shù)字信號，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理主機，用與已知數(shù)碼相機相同的圖像處理軟件進行處理，從而達到高質(zhì)量處理圖像信息的目的。光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置簡單易懂，可操作性強，效果明顯。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明光譜量化定值聚類集成多光譜遙感圖像分割用顏色采集分析裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的可變磁力鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的ccd組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的上部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.顏色采集頭壁，2.ccd組件，3.可變磁力鏡頭，4.增光環(huán)形燈管，5.反射光入孔，6.總電源線，7.鐵粉囊可變?nèi)Γ?.電磁鐵粉擴張縫，9.環(huán)形控變電磁鐵，10.鏡片固定索，11.可變焦距鏡片，12.ccd組件體，13.ccd組件固定滑片，14.ccd組件固定齒槽，15.電機牙輪，16.電機體，17.電機轉(zhuǎn)子，18.電機電源線，19.數(shù)據(jù)處理主機，20.主機數(shù)據(jù)線，21.主機電源線，22.操控面板，23.電磁鐵電源線，24.鏡頭腔壁，25.集光罩，26.鏡頭腔，27.集光孔，28.固定體，29.固定槽，30.滑動槽。

具體實施方式

實施例一：

光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置，首先模仿最大似然分類法，在通常人們對可見光分為七種顏色：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，其波長分別為：紅750nm-620nm、橙620nm-590nm、黃590nm-570nm、綠570nm-495nm、藍495nm-475nm、靛475nm-450nm、紫450nm-380nm，380nm-10nm之間的光波為紫外線，而750nm-1000000nm之間的光線為紅外線基礎(chǔ)上，光譜量化定值進一步將可見光按照波長每5nm為一個顏色模塊，每個顏色模塊均有一個代碼，那么從380nm-750nm共有74個顏色模塊，采用每種顏色英文名稱的第一個字母分別標記為v1-14、b1-5、c1-4、g1-15、y1-4、o1-6、r1-26；而模塊的空間位置信息則用l(length)、w(width)y、a來表示，x表示長度、y表示寬度、z表示高度，這樣，就可以將獲得的遙感圖像中每個點的信息用不同的符號表示出來。其次，采用k-均值聚類方法對具體分割出來的圖像信息進行聚類集成，從而達到將任意遙感圖像進行分割量化定值，每個點都會對應(yīng)一組數(shù)據(jù)，在分割識別的基礎(chǔ)上更加容易變成計算機能夠識別的信號的目的。一般單位面積的圖像選擇特定的分割標準，比如長寬均為1米的圖像選用5納米一個模塊，即5納米波長內(nèi)的所有色彩信息均固定標記一組特定的數(shù)值，用計算機儲存起來，這就要求計算機有74個分隔，每個分隔均對應(yīng)一個模塊，一旦模塊的信息出現(xiàn)在遙感圖像上，計算機就會在相應(yīng)分隔中以0或1的方式儲存，調(diào)取時也可以以0或1的方式輸出，這樣即保證了圖像的原狀，又不會出現(xiàn)失真；在以后更高精度的工具中使用時，也可以依據(jù)此原理繼續(xù)進行分割，以便提供更高的精度。克服了以往圖像分割出現(xiàn)椒鹽現(xiàn)象，使得圖像保真并清晰清晰流暢地完成美景與數(shù)字間達到自由轉(zhuǎn)換。七色光合在一起為白光，沒有光線則為黑色。

最大似然分類法采用高斯概率密度函數(shù)作為概率密度函數(shù)。充足的樣本數(shù)據(jù)對計算每個類別的均值向量和方差矩陣是十分重要的。但是，選擇多少數(shù)據(jù)是一個較為合理的數(shù)目呢？從理論上來講，若一個遙感圖像有m個波段，那么每個類別最少訓(xùn)練樣本像元數(shù)為m+1。從實際上來說，為了精確計算每個類別的參數(shù)，訓(xùn)練樣本的像元數(shù)應(yīng)高于10×m。

單波段中某一特定類別i的概率密度函數(shù)具有如下形式，

式中，p(x/ωi)是對于向量x，類別i的概率密度函數(shù)；μi是類別i的均值，σi²是類別i的方差，n是訓(xùn)練樣本的像元數(shù)；xj是類別i的訓(xùn)練樣本集中第j個像元的值。

概率密度函數(shù)會隨著圖像波段數(shù)目的增多而變得復(fù)雜，這時可以利用矩陣來處理概率密度函數(shù)。對于一個m維特征空間，像元值向量x，每個類別的均值向量ui及協(xié)方差矩陣∑i具有如下形式，

式中，均值和協(xié)方差矩陣中的元素值計算如下，

則一個m維歸一化的概率密度函數(shù)為，

其中，|∑i|是協(xié)方差矩陣的矩陣值，∑i^-1是協(xié)方差矩陣的逆矩陣，(x-ui)^t是向量(x-ui)的轉(zhuǎn)置矩陣。

判斷某個點屬于哪個類別時，根據(jù)式(6)利用極大似然貝葉斯決策方法，

p(x/ωi)*p(ωi)≥p(x/ωj)*p(ωj)(6)

若式(6)成立，則該點應(yīng)歸于類i，否則應(yīng)歸于類j。然而，在實際應(yīng)用中，先驗概率p(ωi)是不知道的，通常取每個類別的先驗概率都相等，則式(6)可以改寫為，

p(x/ωi)≥p(x/ωj)(7)

最大似然分類法是通過計算樣本的統(tǒng)計值來獲得概率密度函數(shù)值。對于未知類別像元的歸屬類別應(yīng)是取得最大的概率密度函數(shù)值的類別。極大似然分類法在實際應(yīng)用中，分類精度最高的分類器之一。

光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的聚類集成采用k-均值聚類方法k-means，又稱為c-means。k-均值聚類方法是一種常見聚類方法。聚類準則是使在每一個類別中，像元到該類別中心的距離的平方和最小?；舅枷胧峭ㄟ^迭代，移動各個類別的中心，直到滿足收斂條件為止。收斂條件是對于任意一個類別，計算該類中的像元值與該類均值差的平方和。將所有的差的平方和相加，使相加后的值達到最小。

若總類數(shù)為m，各類別的均值為ci，類別中的像元為ni，像元值為fij，則收斂條件是使式(8)達到最?。?/p>

k-means方法具體計算步驟如下：

第1步，適當選取m個類別的初始中心z1⁽¹⁾，z2⁽¹⁾，...，zm⁽¹⁾。初始中心的選擇對聚類結(jié)果有一定的影響，一般有如下兩種方法：

1.依據(jù)問題的性質(zhì)和經(jīng)驗確定類別數(shù)m，從數(shù)據(jù)中找出合適的m個類別的初始中心；

2.將所有數(shù)據(jù)隨機分為m個類別，計算每個類別的重心，以這些重心作為m個類別的初始中心。

第2步，在第k次迭代中，對于任意一個樣本x按如下方法把它調(diào)整到m個類別中的某一個類別中去。對于所有的i≠j，i＝1，2，...，m，若||x-zj^(k)||＜||x-zi^(k)||，則x∈sj^(k)，其中sj^(k)是以zj^(k)為中心的類。

第3步，第2步得到sj^(k)類新的中心zj^(k+1)，其中，nj為sj^(k)類中的樣本數(shù)。zj^(k+1)按照式(9)誤差平方和j最小的原則確定。

第4步，對于所有的i＝1，2，...，m，若zj^(k+1)＝zj^(k)，則迭代結(jié)束，否則轉(zhuǎn)到第2步繼續(xù)迭代。

基于上述原理，發(fā)明人設(shè)計一種光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置。

如圖所示，本發(fā)明光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置，由顏色采集頭壁1、ccd組件2、可變磁力鏡頭3、增光環(huán)形燈管4、反射光入孔5、總電源線6、鐵粉囊可變?nèi)?、電磁鐵粉擴張縫8、環(huán)形控變電磁鐵9、鏡片固定索10、可變焦距鏡片11、ccd組件體12、ccd組件固定滑片13、ccd組件固定齒槽14、電機牙輪15、電機體16、電機轉(zhuǎn)子17、電機電源線18、數(shù)據(jù)處理主機19、主機數(shù)據(jù)線20、主機電源線21、操控面板22、電磁鐵電源線23、鏡頭腔壁24、集光罩25、鏡頭腔26、集光孔27、固定體28、固定槽29、滑動槽30組成。顏色采集頭壁1圓筒狀，具上底和下底，直徑為1-10厘米，高度為1-10厘米，厚度為1-2毫米，不銹鋼質(zhì)，是光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置的外殼；上底中央有圓形開口，用于為安裝于其內(nèi)側(cè)的固定體28中央的ccd組件2上下移動提供足夠的活動空間；下底為圓臺的側(cè)面形狀，圓臺的下底面為光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置最下緣所在的平面，圓臺的上底面為反射光入孔5，上底面和下底面均空，無物質(zhì)結(jié)構(gòu)，圓臺的側(cè)面則是光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置實物底面，這樣下底就擁有了內(nèi)外表面，內(nèi)表面為其本身不銹鋼所具有的金屬質(zhì)地，外表面則鍍有一層金屬銀而呈現(xiàn)為鏡子結(jié)構(gòu)，能夠反射增光環(huán)形燈管4發(fā)出的光，進而保證所采集圖像的形狀色彩更加清晰地被反射進光譜量化定值多光譜遙感圖像分割傳感器用顏色采集裝置。ccd組件2由ccd組件體12、ccd組件固定滑片13、ccd組件固定齒槽14、電機牙輪15、電機體16、電機轉(zhuǎn)子17、電機電源線18、數(shù)據(jù)處理主機19、主機數(shù)據(jù)線20、主機電源線21組成；ccd組件體12圓柱形，直徑為0.5-5厘米，高度為0.3-3厘米，結(jié)構(gòu)和功能同已知的掃描儀或數(shù)碼相機的信號轉(zhuǎn)換設(shè)備，獲取圖像的過程中，有兩個元件起到關(guān)鍵作用，一是ccd(charge-coupleddevice，ccd名字為電荷耦合元件，也稱為ccd圖像傳感器)，是一種半導(dǎo)體器件，作用就像膠片一樣，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為模擬電信號；另一個是a/d變換器(analogdigitalconverter，即模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，它將模擬電信號轉(zhuǎn)換稱為數(shù)字信號。ccd組件固定滑片13和ccd組件固定齒槽14是ccd組件體12兩側(cè)的長方體形翼片、長度為0.1-1厘米，寬度為0.05-0.5厘米，高度為0.3-3厘米；ccd組件固定滑片13表面光滑，無齒形凹槽，與固定體28內(nèi)壁上的滑動槽30相吻合，可以在滑動槽30內(nèi)上下移動，滑動槽30是固定體28內(nèi)壁上的長方體形凹槽，長度為0.11-1.1厘米，寬度為0.051-0.51厘米，高度為0.31-3.1厘米；ccd組件固定齒槽14一側(cè)面有凹槽，與電機牙輪15相嚙合，在電機牙輪15轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力帶動下，使ccd組件體12在數(shù)據(jù)處理主機19通過主機數(shù)據(jù)線20和操控面板22發(fā)出指令的指導(dǎo)下，在固定體28的固定槽29內(nèi)上下移動，從而使得ccd組件體12感受光的部分正好處于可變磁力鏡頭3焦點所在的位置，也就是所感受的光線最強，圖像畫面最清晰。數(shù)據(jù)處理主機19控制ccd組件體12接受信息和發(fā)出指令的完成對焦的結(jié)構(gòu)、原理和方法均同公知的單反相機的自動對焦原理，即相位檢測對焦技術(shù)：單反相機機身的反光鏡由兩塊反光玻璃構(gòu)成：主鏡和輔鏡。主鏡中心部位是透明，對應(yīng)著輔鏡。主鏡和輔鏡一起將鏡頭成像光線投射至毛玻璃，輔鏡會反射一部分光線到達鏡室底部的相位檢測自動對焦模塊。模塊中有兩個小透鏡、各自擷取在對焦點區(qū)域兩邊影像的小部分，在投射到分成兩組的ccd數(shù)組上。概念上這兩個小透鏡的位置在感光芯片后方，它們把擷取到的影像在ccd數(shù)組上聚焦。如果鏡頭對焦準確，這兩個重新聚焦的像會在各自ccd數(shù)組中央，兩者之間的距離是對焦準確時的相位。若鏡頭成像位置在感光芯片前方，ccd上像之間的距離比較近，也就是相位比較短；反之，若鏡頭成像位置在感光芯片后方，ccd上兩個像之間的距離比較遠，也就是相位比較長。所以從比較準焦相位和非準焦相位之間的差異，就可以算出鏡頭對焦時移動的方向和距離，再向鏡頭下達移動的指令，一次把鏡頭放到定位，從而對焦成功。固定體28不銹鋼質(zhì)，整體圓柱形，直徑為0.9-9.8厘米，高度為0.5-5厘米，中央有個孔道，孔道是將光線從可變磁力鏡頭3照射到ccd組件體12上的通道，孔道下部為集光罩25，圓臺形，下底圓的直徑為0.6-6厘米，上底圓的直徑為0.3-3厘米，高度為0.1-1厘米；孔道中部為集光孔27，圓柱形，直徑為0.3-3厘米，高度為0.1-1厘米；孔道上部為固定槽29，圓柱形，直徑為0.51-5.1厘米，高度為0.3-3厘米。電機牙輪15是電機轉(zhuǎn)子17末端表面有齒槽的輪子，電機牙輪15末端表面的齒槽與ccd組件固定齒槽14相嚙合，結(jié)構(gòu)同公知的齒輪的齒；電機體16和電機轉(zhuǎn)子17結(jié)構(gòu)和功能同公知的電動機的機體和轉(zhuǎn)子，電機體16內(nèi)有線圈，在通電的情況下，能夠帶動電機轉(zhuǎn)子17轉(zhuǎn)動，進而帶動電機牙輪15轉(zhuǎn)動，來控制ccd組件體12，其轉(zhuǎn)動所需的電能靠電機電源線18從外引入。電機電源線18是雙股銅芯電源線，可以將電能引入電機體16，其開關(guān)受操控面板22控制。數(shù)據(jù)處理主機19結(jié)構(gòu)和功能同公知的筆記本電腦，能夠安裝裝置有關(guān)對焦和收集圖像信息所需要的軟件，軟件同公知的單反相機自動對焦和數(shù)據(jù)處理所用軟件，也可以在專門廠家根據(jù)需求定制，來控制整個裝置的順利工作，數(shù)據(jù)處理主機19通過主機數(shù)據(jù)線20與操控面板22連接。主機數(shù)據(jù)線20同公知的電腦數(shù)據(jù)線，能夠?qū)⒀b置采集來的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理主機19，同時將數(shù)據(jù)處理主機19傳給裝置，在操控面板22的配合下，自動有序地控制整個裝置發(fā)揮自動控制完成色彩信號采集的目的。操控面板22結(jié)構(gòu)和原理同公知的單反相機的控制面板，由公知的單片機作為主控芯片，可以向?qū)ｉT的生產(chǎn)廠家根據(jù)需求定制，一方面能夠分配電能到特定部件上，另一方面能夠通過主機數(shù)據(jù)線20與數(shù)據(jù)處理主機19連接，將ccd組件2產(chǎn)生的信號由主機數(shù)據(jù)線20發(fā)送給數(shù)據(jù)處理主機19，同時通過主機數(shù)據(jù)線20接收數(shù)據(jù)處理主機19傳來的指令，控制各個用電部件，比如電機體16中電機轉(zhuǎn)子17轉(zhuǎn)動的幅度，可變磁力鏡頭3形狀的改變和增光環(huán)形燈管4亮度的變化。主機電源線21是為數(shù)據(jù)處理主機19提供電能的電源線，雙股銅芯，插入插座后，即可將電能傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理主機19?？勺兇帕︾R頭3由鐵粉囊可變?nèi)?、電磁鐵粉擴張縫8、環(huán)形控變電磁鐵9、鏡片固定索10、可變焦距鏡片11、電磁鐵電源線23組成，位于鏡頭腔26中部，分內(nèi)外兩部分，外部為環(huán)形控變電磁鐵9，內(nèi)部是鐵粉囊可變?nèi)?、鏡片固定索10、可變焦距鏡片11組成的中央部，外部的環(huán)形控變電磁鐵9與中央部的鐵粉囊可變?nèi)?之間的縫隙為電磁鐵粉擴張縫8，整個中央部被能夠伸縮的鏡片固定索10固定在環(huán)形控變電磁鐵9上下鏡頭腔壁24的內(nèi)表面。可變磁力鏡頭3是在磁力作用下能夠改變可變焦距鏡片11的凸度，進而改變整個可變磁力鏡頭3的焦距，使得遙感圖像上的每一個色彩分割塊，在增光環(huán)形燈管4照射后，反射出來的光經(jīng)可變磁力鏡頭3聚焦后更加清晰地被傳輸?shù)絚cd組件2，進而轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，提高整個裝置對遙感圖像分割塊的感受精度。鐵粉囊可變?nèi)?是可變焦距鏡片11周緣內(nèi)充鐵粉的圓環(huán)，外壁為具彈性的硅膠，厚度為0.5-1毫米，正常狀態(tài)下圓環(huán)的外徑為0.5-5厘米，內(nèi)徑為0.4-4厘米，在環(huán)形控變電磁鐵9通電時，由于環(huán)形控變電磁鐵9產(chǎn)生的電磁力的牽拉，鐵粉囊可變?nèi)?直徑變大，向外擴展。電磁鐵粉擴張縫8是環(huán)形控變電磁鐵9與鐵粉囊可變?nèi)?之間的縫隙，在鐵粉囊可變?nèi)?向外擴展時，電磁鐵粉擴張縫8逐漸縮小，當環(huán)形控變電磁鐵9接受電流的強度發(fā)生改變時，鐵粉囊可變?nèi)?收到的磁力也發(fā)生改變，電磁鐵粉擴張縫8也隨之發(fā)生改變，進而帶動可變焦距鏡片11的凸度發(fā)生改變，以便更好地適應(yīng)由于光波長不同造成的必須進行的焦距的調(diào)節(jié)。環(huán)形控變電磁鐵9是4-32個按照1-5毫米間距排列的一組電磁鐵，靠近鏡頭腔壁24的部分有一個圓形的向鏡頭腔壁24凹陷的電磁鐵固定槽，每個電磁鐵均可按照預(yù)定的擺放位置被固定在槽中，槽底上每隔60°有一個螺栓孔，對應(yīng)的鏡頭腔壁24有相應(yīng)的內(nèi)具螺紋的凹槽，通過螺栓即可將整個環(huán)形控變電磁鐵9牢牢地固定在鏡頭腔壁24的內(nèi)表面上。每個電磁鐵的構(gòu)造與原理同公知的電磁鐵，中央為鐵芯，鐵芯的直徑為1-5毫米，長度為1-15毫米，周圍纏繞10-100圈涂有絕緣漆銅絲，銅絲的正負極分別與電磁鐵電源線23的正負極相連接，由于環(huán)形控變電磁鐵9基部槽壁的固定，在通電產(chǎn)生磁力的情況下，自己不會發(fā)生移動，從而能夠?qū)⒖梢陨炜s的鐵粉囊可變?nèi)?拉向自己，從而改變鐵粉囊可變?nèi)?的大小。環(huán)形控變電磁鐵9中所有電磁鐵均是同極朝向可變焦距鏡片11，也就是說如果一個電磁鐵的正極朝向裝置中心，其他所有電磁鐵的正極均朝向裝置中心，且所有電磁鐵均排布在同一平面上，以保證在通電狀態(tài)下，環(huán)形控變電磁鐵9產(chǎn)生的磁力最有效。可變焦距鏡片11周緣相互垂直的兩條直徑端點分別設(shè)置上下兩根鏡片固定索10，用于拴系固定可變焦距鏡片11中心所在的平面與環(huán)形控變電磁鐵9中心所在平面重合，鏡片固定索10為直徑為1-5毫米的橫截面為圓形的硅膠條，每個固定點均有上下兩根硅膠條，每根硅膠條一端固定在可變焦距鏡片11的邊緣，另一端固定在鏡頭腔壁24的內(nèi)表面上，這樣八根鏡片固定索10即可將可變焦距鏡片11固定于鏡頭腔26中?？勺兘咕噻R片11表面為透明厚度為1-5毫米中間厚周緣薄的硅膠皮中間充有純水而形成的能夠改變形狀的凸透鏡結(jié)構(gòu)，硅膠皮與鐵粉囊可變?nèi)?外表面的硅膠囊連在一起形成一個整體，當鐵粉囊可變?nèi)?中的鐵粉受到環(huán)形控變電磁鐵9產(chǎn)生的磁力作用時，即可帶動可變焦距鏡片11向外擴展，隨之其上下厚度減??；當環(huán)形控變電磁鐵9產(chǎn)生的磁力減小時，由于硅膠本身的彈性回縮，可變焦距鏡片11朝自然狀態(tài)恢復(fù)原狀，可變焦距鏡片11上下厚度增加，在可變焦距鏡片11上下厚度發(fā)生改變的過程中，其焦距發(fā)生改變，以適應(yīng)ccd組件2需要處于可變焦距鏡片11焦點處的要求?？傠娫淳€6是裝置內(nèi)所需供電用所有電源線均能連接的電源線，即公知的雙股銅芯包皮電源線，一端有插頭可以插入供電電源的插板，另一端連接在操控面板22上，由操控面板22調(diào)控電能供應(yīng)給特定的用電元件。增光環(huán)形燈管4是固定于顏色采集頭壁1下底外表面反射光入孔5外側(cè)的環(huán)形燈管，外側(cè)直徑燈管橫截面圓形，直徑為0.5-1厘米，環(huán)形外徑為0.8-8厘米，內(nèi)徑為0.75-7厘米，結(jié)構(gòu)與發(fā)光原理同公知的發(fā)白光的日光燈管，通電后能夠發(fā)出白色的光。反射光入孔5是顏色采集頭壁1下底中央的圓形孔，直徑為0.5-5厘米，增光環(huán)形燈管4發(fā)出的光照射到圖面上后反射回來通過反射光入孔5進入鏡頭腔26，穿過可變磁力鏡頭3照射到ccd組件2，從而被識別變成數(shù)字信號傳輸?shù)诫娔X由電腦進行處理。鏡頭腔壁24雙層，高度為0.5-5厘米，外層為顏色采集頭壁1在鏡頭腔26處的部分，不銹鋼質(zhì)，厚度為1-2毫米；內(nèi)層為側(cè)壁內(nèi)襯有一個厚度為0.5-1毫米的黑色塑料層，用于隔絕環(huán)形控變電磁鐵9與顏色采集頭壁1不銹鋼之間可能的漏電，并形成一個暗環(huán)境，保證反射過來的采集光線最大量通過可變磁力鏡頭3射向ccd組件2。鏡頭腔26為鏡頭腔壁24、集光罩25和顏色采集頭壁1下底圍成的空腔，內(nèi)設(shè)置有可變磁力鏡頭3，也是反射光線通行的通道。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書其等效物界定。