一种智能飞行多谱相机与反馈方法技术

本发明专利技术公开了一种智能飞行多谱相机包括宽带滤波片阵列、异构相机阵列、控制板阵列和信息联合处理装置；其中，宽带滤波片阵列与异构相机阵列相互平行对齐；控制板阵列与异构相机阵列相连，实现多路图像或视频信息同时采集并传输到信息联合处理装置；信息联合处理装置将获取的多路图像或视频进行存储或实时处理显示；反馈方法包括以下步骤：获取的图像对的视差信息；获取入射光线的角度信息；利用视差算法重建全视场范围内的深度信息；获取多光谱光场信息。本发明专利技术能够有效避免因分时误差而产生的图像重叠，结果精确率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种智能飞行多谱相机与反馈方法
本专利技术涉及多光谱成像领域，更具体的涉及一种智能飞行多谱相机与反馈方法。
技术介绍
多光谱成像技术从20世纪70年代初开始发展，并随着对地观测、空间探测、军事、民事的需求而发展。自美国加州理工学院喷气推进实验室提出成像光谱仪的概念之后，当代多光谱遥感技术得到了迅速的发展。2000年，张淳民、相里斌和赵葆常等提出了时空混合调制偏振干涉成像光谱技术，提出了基于Savart偏光镜的稳态偏振干涉成像光谱仪和稳态大视场偏振干涉成像光谱仪相关技术，并进行了理论研究，以及实验装置到样机的研制工作，除了能获知目标的二维空间信息、一维光谱信息外，还能获得目标的偏振信息。Gershun在1936年提出光场的概念，将其定义为光辐射在空间各个位置向各个方向的传播；20世纪六七十年代，0kosh1、Dudnikov等学者对IP技术进行了不断的改进,微透镜阵列在成像方面的作用也得以凸显；1995年，Berthon在光瞳面放置彩色滤光片，并在焦面上放置微透镜阵列，成功获得了彩色图像；1996年,MarcLevoy，PatHanrahan等人引入了四维光场理论；2005年，Ng,Levoy等人提出了光场照相机的一个典型代表一plenoptic照相机；之后，RenNg，MarcLevoy等人提出了新的想法,在相机光瞳面直接放置各种光学滤光片，使得一次曝光后，可以同时实现光谱、偏振状态和光强度的调制。然而现有的多光谱相机多采用分时探测的方法，利用旋转滤光片、调节液晶调制器或声光调制器，在一段时间内顺次采集多个谱段的图像信息，这种方法的缺点是仪器在工作过程中需要外界介入调节内部的运动部件以改变其工作谱段，其延时性导致无法实时探测，也无法对运动目标进行动态视频探测，并且仪器的机械结构复杂，可靠性和稳定性较低。我国现代化农业发展迅速，精细农业和智能农业技术不断提高，多光谱图像采集在农业上的运用非常广泛，尤其是在提倡精准农业管理模式的今天更是显得尤为重要。多光谱成像技术可以感应可见光到热红外不同的狭窄波段的能量，以此获得特定波段上的影像，用于识别地物的具体生长状态，就可确定施肥管理情况和病虫害预防等，因此农业图像采集设备的发展关系到智能农业的进程。但是市场上现存的农业多光谱相机价格相对较高，以美国Tetracam公司的农业多光谱数字摄像头(TetracamADCSNAPMultispectralCamera)为例，这款摄像头的价格在30000元人民币左右，价格相当昂贵，还有国内采用线性电感耦合元件(Charge-coupledDevice，以下简称CCD)技术的多光谱相机也存在图像质量低的问题，这些都不利于多光谱成像技术在农业上的普及和应用，在一定程度上限制了农业精准化的推进和发展。因此，设计一款成本低廉而又实用的农业多光谱相机就非常具有现实意义。随着科学技术的不断发展，航天遥感技术已经被广泛应用于天文观测、遥感、测绘和军事侦察等诸多领域，它正逐渐成为人们获取各种空间信息、发现和识别目标最重要手段之一。利用搭载在卫星上的空间遥感仪器进行对地观测，具有速度快、视野广、覆盖范围大、不受领空限制和全球覆盖的优点。对于对地观测卫星来说，提高对目标的探测能力不仅仅依赖空间分辨率的提高，还依赖相机覆盖的波段范围及波段数。显然这就涉及到光谱成像技术，通过获得地物几个或更多波段的光谱信息，实现目标空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取，能够提高对目标特性的综合探测感知与识别，极大地扩展了遥感探测技术的目标分辨、监测能力。多光谱成像技术是上世纪60年代初期出现的一种遥感技术，其波段范围及波段数的选择与应用目标直接相关，通过对特定谱段信息和全色信息的获取，对揭示目标的各种物化性质、提高目标识别能力具有重要意义。按照它光谱获取方式的不同，大致可分为多相机式、单镜头多路分光式、以及滤光片式，其中滤光片式又分为，滤光片轮式、可调谐滤光片式、线性渐变滤光片和楔形滤光片式。多相机式是由多个相机组成，每个相机前配置不同带通滤光片，分别获取对应谱段信息。这种形式的多光谱相机能够实现图谱合一，一次曝光就能获得所需的空间信息和光谱信息，而且可以针对不同的探测要求和目标方便的更换滤光片。但是，不同光轴的相机相互之间具有视角上的偏差，这在后续的数据处理中需要对多路图像进行视角校正和配准。同时，多个相机的布置，增加了整体系统的体积、质量和造价。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能飞行多谱相机与反馈方法，从而解决现有技术里成像清晰度低，成像有时差精确率低的问题。一种智能飞行多谱相机与反馈方法，包括:旋翼、底座，所述旋翼可转动设置在底座上，所述底座上沿光路方向顺次设置有宽带滤波片阵列、异构相机阵列、控制板阵列和信息联合处理装置；所述宽带滤波片阵列与异构相机阵列相互平行对齐，宽带滤波片阵列将场景光线进行滤波生成多个波长上的光谱光线，再分别入射到异构相机阵列中的各个相机；所述控制板阵列与所述异构相机阵列相连，以进行相机参数配置和同步触发控制，实现多路图像或视频信息同时采集并传输到信息联合处理装置；所述信息联合处理装置将获取的多路图像或视频进行存储或实时处理显示。优选的，所述宽带滤波片阵列由相关性最小(条件数最小)的多个共平面不同波段的滤波片构成，所述宽带滤波片阵列包括用于过滤强光的第一滤波片模块、用于过滤杂色光的第二滤波片模块、用于整合光源的第三滤波片模块，所述第一滤波片模块内设置有第一支架、第一滤波夹、第一滤波片，所述第二滤波片模块内设置有第二支架、第二滤波夹、第二滤波片，所述第三滤波片模块内设置有第三支架、第三滤波夹、第三滤波片，所述第一滤波片模块、第二滤波片模块、第三滤波片模块依次光线传输，所述第三滤波片模块将光线传输给异构相机阵列。优选的，所述滤波片阵列的第一滤波片、第二滤波片、第三滤波片分别置于各相机镜头和传感器中间，以保证最终光谱重建效果，所述宽带滤波片阵列的第一滤波片、第二滤波片、第三滤波片的尺寸均相同。优选的，所述异构相机阵列由多个共平面的商用彩色或者灰度相机构成，且光轴相互平行，所述异构相机阵列包括光源调节装置、非平行相机阵列，所述光源调节装置包括用于控制光源强度的通光孔、用于控制光源位置的扫瞄镜，所述非平行相机阵列包括第一相机、第二相机、第三相机，所述异构相机阵列用于与控制板阵列相连接并受其控制。优选的，所述异构相机阵列的第一相机、第二相机、第三相机的型号均相同，对所述异构相机阵列进行内外参数配准，使得第一相机、第二相机、第三相机视场中的对应点均位于同一水平或垂直对极线，以消除系统误差，所述异构相机阵列中的第一相机、第二相机、第三相机同时拍摄，一次性获取多图像或动态视频。优选的，所述控制板阵列将多路信息以raw格式传输到信息联合处理装置，控制板阵列与所述异构相机阵列相连，以进行相机参数配置和同步触发控制；控制板阵列包括电路控制系统、数据接收系统；其中控制板阵列实现多路图像或视频信息同时采集并传输到信息联合处理装置；电路控制系统，用于通过电路控制相机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，包括:旋翼(1)、底座(2)，所述旋翼(1)可转动设置在底座(2)上，所述底座(2)上沿光路方向顺次设置有宽带滤波片阵列(100)、异构相机阵列(200)、控制板阵列(300)和信息联合处理装置(400)；/n所述宽带滤波片阵列(100)与异构相机阵列(200)相互平行对齐，宽带滤波片阵列(100)将场景光线进行滤波生成多个波长上的光谱光线，再分别入射到异构相机阵列(200)中的各个相机；/n所述控制板阵列(300)与所述异构相机阵列(200)相连，以进行相机参数配置和同步触发控制，实现多路图像或视频信息同时采集并传输到信息联合处理装置(400)；/n所述信息联合处理装置(400)将获取的多路图像或视频进行存储或实时处理显示。/n

【技术特征摘要】
20191219 CN 20191131595551.一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，包括:旋翼(1)、底座(2)，所述旋翼(1)可转动设置在底座(2)上，所述底座(2)上沿光路方向顺次设置有宽带滤波片阵列(100)、异构相机阵列(200)、控制板阵列(300)和信息联合处理装置(400)；
所述宽带滤波片阵列(100)与异构相机阵列(200)相互平行对齐，宽带滤波片阵列(100)将场景光线进行滤波生成多个波长上的光谱光线，再分别入射到异构相机阵列(200)中的各个相机；
所述控制板阵列(300)与所述异构相机阵列(200)相连，以进行相机参数配置和同步触发控制，实现多路图像或视频信息同时采集并传输到信息联合处理装置(400)；
所述信息联合处理装置(400)将获取的多路图像或视频进行存储或实时处理显示。


2.根据权利要求1所述的一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，所述宽带滤波片阵列(100)由相关性最小(条件数最小)的多个共平面不同波段的滤波片构成，所述宽带滤波片阵列(100)包括用于过滤强光的第一滤波片模块(110)、用于过滤杂色光的第二滤波片模块(120)、用于整合光源的第三滤波片模块(130)，所述第一滤波片模块(110)内设置有放置第一滤波片的第一支架(111)、固定第一滤波片(113)的第一滤波夹(112)、第一滤波片(113)，所述第二滤波片模块(120)内设置有放置第二滤波片(123)的第二支架(121)、固定第二滤波片(123)的第二滤波夹(122)、第二滤波片(123)，所述第三滤波片模块(130)内设置有放置第三滤波片(133)的第三支架(131)、固定第三滤波片(133)的第三滤波夹(132)、第三滤波片(133)，所述第一滤波片模块(110)、第二滤波片模块(120)、第三滤波片模块(130)依次光线传输，所述第三滤波片模块(130)将光线传输给异构相机阵列(200)。


3.根据权利要求2所述的一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，所述滤波片阵列的第一滤波片(113)、第二滤波片(123)、第三滤波片(133)分别置于各相机镜头和传感器中间，以保证最终光谱重建效果，所述宽带滤波片阵列(100)的第一滤波片(113)、第二滤波片(123)、第三滤波片(133)的尺寸均相同。


4.根据权利要求1所述的一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，所述异构相机阵列(200)由多个共平面的商用彩色或者灰度相机构成，且光轴相互平行，所述异构相机阵列(200)包括光源调节装置(220)、非平行相机阵列(210)，所述光源调节装置(220)包括用于控制光源强度的通光孔(222)、用于控制光源位置的扫瞄镜(221)，所述非平行相机阵列(210)包括第一相机(211)、第二相机(212)、第三相机(213)，所述异构相机阵列(200)用于与控制板阵列(300)相连接并受其控制。


5.根据权利要求4所述的一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征在于，所述异构相机阵列(200)的第一相机(211)、第二相机(212)、第三相机(213)的型号均相同，对所述异构相机阵列(200)进行内外参数配准，使得第一相机(211)、第二相机(212)、第三相机(213)视场中的对应点均位于同一水平或垂直对极线，以消除系统误差，所述异构相机阵列(200)中的第一相机(211)、第二相机(212)、第三相机(213)同时拍摄，一次性获取多图像或动态视频。


6.根据权利要求1所述的一种智能飞行多谱相机与反馈方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，胡钦，牛明，宋贤林，牛广达，唐江，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36