[发明专利]一种艇载多光谱高清对地观测装置

权利要求书

1.一种艇载多光谱高清对地观测装置，其特征在于：该装置包括减震单元(1)、多光谱成像单元(2)、高清成像单元(3)、高清相机触发单元(4)、惯性测量单元(5)、图像存储单元(6)、供电转换单元(7)和上位机单元(8)；

所述减震单元(1)是整个装置的对外连接和各单元的安装平台，包括带有用来安装除上位机单元外其它单元的安装底板(20)、为降低因驱动系统振动而影响图像质量的减振器(18)和承重底板(19)；

所述多光谱成像单元(2)负责地面多光谱图像的获取，包括用来固定四台相机的相机固定架(12)、图像传感器(13)和带有滤波片的镜头(14)；

所述的高清成像单元(3)负责大幅面图像的获取，包括用来固定哈苏相机的高清相机固定架(9)、哈苏相机(10)、镜头(11)；

所述高清相机触发单元(4)利用从惯性测量单元(5)接收到的秒脉冲信号触发高清相机进行拍摄，并记录采集时的位姿信息；

所述惯性测量单元(5)负责位姿信息和PPS秒脉冲的提供，并通过输出PPS脉冲信号和NMEA协议数据传导给图像存储单元(6)和高清相机触发单元(4)，修正图像存储单元(6)内部时钟，包括IMU(16)时钟、GPS天线(15)时钟；

所述图像存储单元(6)为同时接收4路多光谱图像的无压缩存储器，并通过接收PPS秒脉冲，记录每帧图像的位姿信息；

所述供电转换单元(7)，是给整个对地观测装置的用电模块供电，全部是DC/DC模块；供电转换单元(7)通过不同接口给多光谱成像单元(2)、高清成像单元(3)、高清相机触发单元(4)、惯性测量单元(5)、图像存储单元(6)、上位机单元(8)供电；

所述上位机单元(8)通过串口接收惯性测量单元(5)的输出位置和姿态数据，并控制惯性测量单元(5)和图像存储单元(6)进行数据的采集和调试；

所述的减震单元，安装底板(20)由硬铝加工而成，并在其上加工了很多孔；减振器(18)是钢丝绳减振器，在其上有四个螺栓孔，对外安装的螺纹孔间距是168mm，钢丝绳的直径是5mm，高度是60mm；承重底板(19)由硬铝加工而成，四个对角的八个沉孔用来安装减振器；

所述的多光谱成像单元，四台相机固定架(12)由硬铝加工而成，在四周有八个长孔，圆弧的直径是5mm，底面有12个孔；图像传感器(13)为日立公司的KP-F120CL黑白图像传感器，分辨率为：1392*1040，CCD靶面2/3英寸，帧频30帧；镜头(14)为腾龙镜头，定焦镜头，镜头结构C口，滤镜口径，M30.5P＝0.5mm，最大光圈22，最小光圈14，焦距16mm；Midwest滤镜，共有BP365-30.5，BP465-30.5，BP550-30.5，BP650-30.5；

所述的高清成像单元，相机固定架(9)由硬铝加工而成，总共八个零件，组装到一起，底面有12个孔；哈苏相机(10)，是哈苏H3DII-39，传感器：44.2*33.1mm，有效像素：3900万；显示屏尺寸：3英寸；显示屏为TFT液晶屏；连拍速度：1.4张/秒；快门速度：32-1/800秒T门，B快门长时曝光；电池类型：1850mAh锂电池盒，包含3×CR-123锂电池；续航能力：拍摄250幅；镜头(11)为HC80/2.8镜头，该镜头是H系列的标准镜头，可确保极好的颜色校正，均匀的像场和低失真，大口径便于在弱光下拍摄；

所述的高清相机触发单元，包含一个串口，一个SD卡槽，一个3.5mmTRS接口；

所述的GPS天线(15)为一款双频双系统天线，型号为ANT-42GNSSA-TW，可接收GPS L1/L2/L5/L-band及GLONASS L1/L2，航空743标准，白色，TNC连接器；

所述的IMU(16)是SPAN-CPT，一体式封装的GPS+INS系统，内置NovAtel高性能GPS板卡和IMU，IMU由光纤陀螺(FOG)和微机电系统MEMS加速度计组成，SPAN-CPT可用的定位模式包括单点、SBAS、L-band和RTK方式，支持零速修正ZUPT，可选多种定位模式即SBAS、L-band、RTK，100Hz数据更新率，MTBF>10，000小时，接口包括一个串口以及一个PPS秒脉冲接口；

所述的图像存储单元(6)是一种并行的四路图像存储系统，存储器的大小2048G，有四个CAMlink接口，一个授时接口；所述的供电转换单元(7)输入DC24V，输出一路DC19V，5A，5路DC12V，2A，一路DC7.2V，2A；

所述上位机(8)为至少具有一个串口或是USB接口，3个ESATA接口，系统内存大于2GB，显卡内存大于256M，支持Windows XP操作系统的笔记本电脑，电脑中至少安装有惯性测量导航软件；

上位机单元(8)及控制软件实现过程如下：

步骤1)、首先给惯性测量单元(5)、多光谱成像单元(2)、高清成像单元(3)、高清相机触发单元(4)，和图像存储单元(6)上电，然后再给上位机单元(8)供电，这时图像存储单元的面板上给出设备工作是否正常的指示；

步骤2)、打开上位机惯性测量软件，看惯性测量单元是否快速对准成功；

步骤3)、打开Coreview软件，配置相机参数和授时的时钟源，开始采集图像；

步骤4)、当惯性测量单元(5)对准成功后，pps秒脉冲信后会传给高清相机触发单元(4)，这时会听到继电器吸合的声音，高清相机快门的声音也会出现，表示高清成像单元(3)工作正常；

步骤5)、上位机单元(8)中的配准软件对采集的多光谱图像配准，配准的方法利用Opcv中已有的算法，并以高清同一位置的图像对多光谱配准的图像进行校正，以提高配准的精度。