【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植被指数监测，更具体地，涉及一种单目高分多光谱的成像系统及控制方法。
技术介绍
1、植被指数（ndvi、savi和evi等）是反映绿色植被相对丰度和活性的标志，是作物表型参数（叶绿素、光合速率、水分胁迫、生物量、耐盐性和叶片含水量等）的综合体现，是高通量表型分析作物生长和评估产量的重要依据。无人机通过搭载多光谱传感器获取高时空分辨率的多光谱影像。经过提取多光谱影像中的r（红）、g（绿）、nir（近红外）等典型波段的光学信息，并对光学信息进行数字化解析和标准化计算后，可得出用于指导农业生产的反射率影像。
2、当前，无人机搭载的多光谱传感器主要包括：多镜头型、光束分离型、滤光轮型和像素化多光谱滤光器阵列型。现有技术cn117190979a、wo2023034986a1公开了多镜头型传感器。多镜头型传感器一般由若干台小型相机组合而成，虽然在波段选择上具有较高的灵活性和可定制性，但随光谱通道的数量增加，这种方式会造成传感器成本的较大递增，而且多台相机之间造成同一目标的影像物理偏差也较难控制。现有技术cn102103265a、wo2023160429a1公开了光束分离型传感器，光束分离型传感器利用多个分光器将来自目标的光线分离为若干波段的光束，可有效缓解多镜头型传感器的图像捕获和图像配准问题，但分光器往往会造成光强度的损失，降低多光谱影像的信噪比。现有技术cn220085165u、cn219574500u、cn219392445u公开了通过旋转滤光轮来捕获全空间分辨率的多光谱影像，波段灵活性高，但存在成像速度慢、
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种单目高分多光谱的成像系统及控制方法，用于解决解决现有多光谱传感器成本高，影像同步性和配准精度不足的问题。
2、本专利技术采取的技术方案是，一种单目高分多光谱的成像系统，包括：成像底片，用于将各波段的光学信号转化为数字信号；无畸变成像镜头，用于将目标物体的原始影像光信号聚焦在成像底片上，形成rgb原始影像；多波段组合窄带滤光片，置于无畸变成像镜头和成像底片之间，用于约束成像底片实际可接收光信号的光谱范围；入射光校准模块，用于获取环境光的入射照度数据；并行数据处理单元，与成像底片相连，用于结合入射照度数据分析数字信号，并形成用于植被分析的反射率影像。
3、成像系统还包括：自稳定云台，用于控制无畸变成像镜头实时朝向拍摄目标；定位模块，用于获取拍摄的地理位置信息和航向角；数据存储设备，用于储存rgb原始影像、地理位置信息和航向角；所述无畸变成像镜头、多波段组合窄带滤光片、成像底片、入射光校准模块、并行数据处理单元、定位模块和数据存储设备设置在自稳定云台上；所述定位模块与并行数据处理单元相连；所述成像底片的坐标中心与定位模块的天线几何中心纵向重合。
4、所述成像底片包括r、g、b三个通道；设：
5、r通道的响应范围为；
6、g通道的响应范围为；
7、b通道的响应范围为；
8、任意通道的实际测量值为，其中r通道、g通道和b通道的实际测量值分别为；、、；
9、r通道的响应函数为；
10、g通道的响应函数为；
11、b通道的响应函数为；
12、、、分别为、、波长对应的辐射照度；
13、所述多波段组合窄带滤光片为三波段组合窄带滤光片；设：
14、三个波段的中心波长分别为、、，且满足；
15、、、分别为、、对应的辐射照度。
16、当 = =，成像底片中r通道、g通道、b通道的实际测量值满足：
17、；
18、；
19、。
20、进一步，提供一种成像系统的控制方法，包括以下步骤：
21、获取目标物体的原始影像光信号；
22、对原始影像光信号进行组合滤光；
23、组合滤光后将具有多个波段的光信号聚焦在成像系统的成像底片上形成受波段约束的rgb原始影像；
24、将受波段约束的rgb原始影像转化为数字信号，获取各个波段对应的实际照度数据；
25、获取环境光的入射照度数据，通过入射照度数据和实际照度数据获取各个波段对应的光谱影像反射率；通过光谱影像反射率获取用于植被分析的反射率影像。
26、步骤“获取目标物体的原始影像光信号”前还包括步骤：对成像系统进行校准，具体为：
27、调节成像系统的视场，使视场完全处于标准反射板内；
28、对标准反射板施加均匀的光源并调整光照强度，成像系统对标准反射板持续进行间隔式的采集，获取一定量的rgb原始影像；
29、设成像系统的影像分辨率为；为像素的坐标，，其中，；
30、获取每个rgb原始影像中各个像素对应的辐射照度；
31、通过每个rgb原始影像中的中心与其他像素之间的辐射照度差异，获取每个像素的照度衰减系数；
32、通过一定量的rgb原始影像的变化对每一个像素进行训练，设rgb原始影像中心的辐射照度对应的dn值为，rgb原始影像其他像素的辐射照度对应的dn值为；
33、每个像素的衰减系数；
34、步骤：“将受波段约束的rgb原始影像转化为数字信号”后，还包括对所述rgb原始影像中的各个像素进行辐射照度修正；
35、修正后除中心外的其他各个像素的辐射照度对应的dn值为，。
36、步骤“对标准反射板施加均匀的光源并调整光照强度”具体为：
37、使标准反射板正对光源；
38、成像系统正射对准反射板；
39、光源通过的位置和明暗的规律变化，模拟成像系统实际使用的光环境。
40、所述组合滤光具体为三波段组合滤光；
41、所述组合滤光中各个波段的中心波长分别为：、、，且满足；
42、所述成像底片包括：r通道、g通道和b通道；
43、经组合滤光后，rgb原始影像中r通道、g通道和b通道接收到的受波段约束的rgb原始影像的dn值分别为：、、；
44、各个波段的中心波长、、对应的辐射照度分别为：、、；
45、具有以下关系：
46、；
47、；
48、；
49、即：
50、=
51、其中、、为r通道的响应系数因子，、、为g通道的响应系数因子，、、为b通道的响应系数因子；
52、获取响应系数因子矩阵：；
53、步骤“获取各个波段的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，
4.一种成像系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
9.根据权利要求7所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的一种单目高分多光谱的成像系统，其特征在于，
4.一种成像系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种成像系统的控制方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：姜锐，欧媛珍，万欢，管宪鲁，林键沁，梁浩伟，周志艳，罗锡文，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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