一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法，涉及光学成像技术领域，解决现有成像方式结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，本发明专利技术包括成像镜头、探测器、系统控制主板和系统结构固定底板，所述成像镜头一端连接有固定镜头转接板，所述固定镜头转接板的另一端连接有固定相机转接板，所述固定相机转接板的另一端和探测器连接，所述固定相机转接板上还设有驱动位移组件，所述驱动位移组件位于探测器上端，所述驱动位移组件固定在系统结构固定底板上，本发明专利技术通过探测器的位移实现为实物的成像，可有效解决现有成像方式结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法
本专利技术涉及光学成像
，具体涉及一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法，用于解决目前成像方式中结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题。
技术介绍
遥感技术历了全色(黑白)、彩色(RGB)和多光谱扫描成像阶段之后，由在上世纪80年代初期出现的成像光谱技术，促使光学遥感进入了一个崭新的阶段——高光谱遥感阶段。高光谱指的是具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，成像光谱技术所使用的成像光谱仪能够在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和短波红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据。成像光谱仪为每一个像元提供数十至数百个窄波段的光谱信息，由此而构成一条完整而且连续的光谱曲线。成像光谱仪将视场范围内观察的各种地物以完整的光谱曲线记录下来。电磁波理论则是遥感技术的物理基础，电磁波与地表物质的相互作用机理、电磁波在不同介质中的传输模型和对其进行接收、分析是综合各门学科和技术的核心所在。针对不同地物的不同光谱特征,利用高光谱图像可有效地区分和识别地物,是一种典型的非接触性无损检测技术，可同时获取目标的空间和光谱信息，根据不同材质的“指纹”光谱特征可实现对目标的探测识别等工作。其广泛地应用于大气探测、医学诊断、物质分类和目标识别、国土资源、生态、环境监测和城市遥感中，由于行业的特殊性和技术应用手段的限制，大多通过卫星遥感、固定翼飞行器、旋翼无人机等方式来获取其遥感数据，现有的获得遥感数据的方式一般有以下两种：方式一、利用固定翼飞机搭载LCTF(液晶可调滤光片相机)，整个系统包含：目标和多光谱成像仪，其中多光谱成像仪又由镜头、LCTF和单色面阵CCD相机组成。从功能性划分，系统可分为光学系统、光谱调制系统、图像采集系统、机载电控系统、地面控制系统、图像处理分析系统等六个分系统，可实现在地面控制系统对目标采集光谱图像及后续目标分类、识别、提取等功能该方式具有以下优缺点，优点：飞行范围宽、高度高、图像分辨率好，采用LCTF技术可以在可见到红外快速实现光谱波段的任意调谐,并且其体积小、重量轻、功耗低,因此LCTF在对地观测高光谱成像遥感设备的关键部件具有独特的优势；缺点：通道少(30Bands)、光谱分辨率差、飞机飞行不稳定、图像处理工作量大、成本高，其系统结构框图见图1所示。方式二、使用旋翼无人机搭载高光谱相机进行推扫成像的模式，在相机系统内部集成扫描机构，旋翼无人机悬停在空中，通过三维增稳云台的实时调整，保证高光谱相机姿态始终处于稳定状态下，而系统内置的扫描位移台会通过控制狭缝的扫描，进而获取目标对象的图像(空间)信息和光谱信息，其优缺点如下，优点：光谱通道多(大于200Bands)、光谱分辨率高、成本低、图像无畸变、衍射效率高；缺点：采集范围有限、飞行高度有限；分光结构体积大，系统重量重，搭载平台易受限；无论是固定翼飞机搭载LCTF还是旋翼无人机搭载高光谱相机进行推扫成像的模式的方式，均存在结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为解决成像方式中结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，本专利技术提供一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法。本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，包括成像镜头、探测器、系统控制主板和系统结构固定底板，所述成像镜头一端连接有固定镜头转接板，所述固定镜头转接板的另一端连接有固定相机转接板，所述固定相机转接板的另一端和探测器连接，所述固定相机转接板上还设有驱动位移组件，所述驱动位移组件位于探测器上端，所述驱动位移组件固定在系统结构固定底板上。进一步地，所述驱动位移组件包括驱动电机和固设在系统结构固定底板一侧的限位结构，所述限位结构上设有滑动导轨限位片，所述驱动位移组件还包括固设在固定相机转接板上的滑动导轨，所述滑动导轨上设有和导轨匹配的探测器转接块，所述探测器转接块和探测器固接，所述滑块和探测器可在驱动电机的驱动下沿滑动导轨移动,所述限位结构成L型。进一步地，包括中空的保护壳，所述成像镜头通过设置在保护壳一侧的通孔穿出保护壳。进一步地，所述探测器还安装有探测器芯片，所述探测器芯片上镀不同波段的薄膜。一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构的应用方法，包括以下步骤：步骤一：探测器初始位置调整：开始时，驱动电机驱动探测器使其处在探测器中心线与镜头后焦平面中心线重合的位置；接收到归零指令后，驱动电机带动探测器移动到右侧的限位开关处，完成归零；并将探测器的第一列能够清晰的呈现目标的图像时的位置确定为起始点；步骤二：数据采集与处理：(1)第一单位行程：驱动电机移动固定步长的距离，探测器芯片的每一列都记录目标的空间信息的，但除第一列其他所有列上的像素点所成的像都是被遮挡住的，无有效的信息；(2)第二单位行程：将第二步过程中形成的单幅图像中的第一列与第一步过程中生成的单幅图像中的第一列进行光谱的重新采样，确保每副(每个单波段图像)的第一列的光谱是一样的。第二步过程中形成的单幅灰度图像中的第一列保存在第二幅灰度图像中的第一列中，而其生成的单幅图像中的第二列信息需要补充到第一幅(第一波段)灰度图像中的第二列中，这样完成了待测目标行的在第一幅图像中的第二个空间维度的拼接；(3)第N单位行程：第N步过程中形成的单幅图像中的第一列保存在第N幅灰度图像中的第一列中，而其生成的单幅图像中的第二列信息需要补充到第N-1幅灰度图像中的第二列中，其生成的单幅图像中的第三列信息需要补充到第N-2幅灰度图像中的第三列中，其生成的单幅图像中的第四列信息需要补充到第N-3幅灰度图像中的第四列中，其生成的单幅图像中的第五列信息需要补充到第N-4幅灰度图像中的第五列中，依次类推，直至完成待测目标行在第一个波段灰度图像中的第N行上的空间信息补充，同时也完成了待测目标行在第二个波段灰度图像中的第N-1行上的空间信息的补充，以及待测目标行在第三个波段灰度图像中的第N-2行上的空间信息的补充，待测目标行在第四个波段灰度图像中的第N-3行上的空间信息的补充,直至完成待测目标行在第N个波段灰度图像中的第N-1行上的空间信息的补充。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术无需分光结构对进入探测器之前的复合光信息进行分解，降低了系统结构的空间、重量以及成本，无分光模块的影响，系统的通光效率大大的得到了提升，克服目前光栅分光、棱镜分光结构透光率相对低的问题。2、本专利技术能够克服目前马赛克镀膜相机存在的图像畸变问题，使得芯片镀膜成像方式与已有的基于棱镜分光结构，狭缝扫描成像方式一样高的成像质量，探测器的模块的光谱范围更加的灵活，能够根据实际需要灵活选择所需要的光谱波段范围，可以延伸到全波段范围，克服了像移失位带来的空间和光谱的不匹配和错位匹配，克服分光部件的不均匀性以及镜头畸变带来的图像畸变影响。附图说明图1是固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，包括成像镜头(1)、探测器(5)、系统控制主板(11)和系统结构固定底板(10)，所述成像镜头(1)一端连接有固定镜头转接板(2)，所述固定镜头转接板(2)的另一端连接有固定相机转接板(3)，所述固定相机转接板(3)的另一端和探测器(5)连接，所述固定相机转接板(3)上还设有驱动位移组件，所述驱动位移组件位于探测器(5)上端，所述驱动位移组件固定在系统结构固定底板(10)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，包括成像镜头(1)、探测器(5)、系统控制主板(11)和系统结构固定底板(10)，所述成像镜头(1)一端连接有固定镜头转接板(2)，所述固定镜头转接板(2)的另一端连接有固定相机转接板(3)，所述固定相机转接板(3)的另一端和探测器(5)连接，所述固定相机转接板(3)上还设有驱动位移组件，所述驱动位移组件位于探测器(5)上端，所述驱动位移组件固定在系统结构固定底板(10)上。


2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，所述驱动位移组件包括驱动电机(9)和固设在系统结构固定底板(10)一侧的限位结构(8)，所述限位结构(8)上设有滑动导轨限位片(7)，所述驱动位移组件还包括固设在固定相机转接板(3)上的滑动导轨(6)，所述滑动导轨(6)上设有和导轨匹配的探测器(5)转接块，所述探测器(5)转接块和探测器(5)固接，所述滑块和探测器(5)可在驱动电机(9)的驱动下沿滑动导轨(6)移动。


3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，所述限位结构(8)成L型。


4.根据权利要求1-2所述的一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，包括中空的保护壳，所述成像镜头(1)通过设置在保护壳一侧的通孔穿出保护壳。


5.根据权利要求1-2所述的一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构，其特征在于，所述探测器(5)还安装有探测器(5)芯片，所述探测器(5)芯片上镀不同波段的薄膜。


6.根据权利要求1-2所述的一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：探测器(5)初始位置调整：开始时，驱动电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴海，陈海霞，黄智辉，张宏宇，刘业林，黄宇，于金科，雷寓博，周明好，
申请(专利权)人：四川双利合谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51