[发明专利]无人机快拍式高光谱遥感系统及一致性辐射校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及无人机低空遥感技术领域，尤其是涉及一种带一致性辐射校正的无人机快拍式高光谱遥感系统及一致性辐射校正方法。

背景技术

无人机遥感凭借结构简单、成本低、灵活性高、图像时空分辨率高等优点，正逐步成为卫星遥感、有人机遥感和地面遥感的有效补充手段。

高光谱遥感技术能同时获取研究对象的光谱信息和空间信息，并能在更大范围获取研究对象的内外部信息，以更全面地对研究对象进行分析，是近代遥感的骨干技术，具有信息量大，探测敏感度高，探测内容丰富等优点，并能探测目标区域的微弱或隐性成分的踪迹。但目前应用于无人机低空遥感的高光谱成像系统均采用推扫式成像光谱仪，不仅遥感图像的质量受无人机飞行姿态的抖动影响较大，且不易于后期辐射校正。

此外，遥感侧重于提取地理空间的辐射信息，能获取地物各个波段反射率的真实度对后续遥感定量化研究至关重要。在实际的机载探测作业中，成像光谱仪收到的信号，主要是目标成分被阳光照射后辐射出的综合信号。然而，当作为光源的阳光会受到气候和时间的影响，产生强度和波长变化时，目标被照物的辐射光也会同步发生变化，因而导致探测数据的较大偏离，即，同一地物的遥感图像会受传感器标定、太阳方位角、大气条件等因素影响，在不同成像时间、成像高度地物的反射光谱存在差异，反映为图像亮度值误差，需经辐射校正以消除和减轻这种辐射失真，常用校正方法为单纯增加参考板或外加独立辐射计以获取校正参照，虽然简单，但存在校正精度差、自动化程度低及效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机快拍式高光谱遥感系统，在提高拍照稳定性的同时，便于后期辐射校正的处理；

本发明的另一目的是提供一种高光谱遥感图像的一致性辐射校正方法，以获取成像质量高的高光谱图像。

为了实现上述目的，本发明提供的无人机快拍式高光谱遥感系统包括无人机、一致性辐射校正子系统及搭载在无人机上的自稳云台与高光谱图像采集装置；高光谱图像采集装置包括搭载在自稳云台上的快拍式全幅成像高光谱相机，一致性辐射校正子系统包括辐射校正靶标及搭载在所述无人机上的照度计与GPS。

通过设置自稳云台，为快拍式全幅成像高光谱相机的拍摄过程提供稳定支撑，以提高拍照质量；采用快拍式全幅成像高光谱相机进行拍摄，可便于后续辐射校正处理；通过设置一致性辐射校正子系统，其包括用于间接获得高光谱图像各波段反射率的辐射校正靶标、用于辅助纠正不同时间下光照环境变化的照度计及用于获取拍摄高光谱图像时经纬度信息的GPS，以收集后期辐射校正所需数据，有效确保经后续辐射校正处理后，能获得高质量的高光谱图像。此外，使用全幅面阵成像方式获取高光谱图像，不仅成像速度快、质量好，且不易受无人机飞行姿态和云台抖动的影响。

具体的方案为快拍式全幅成像高光谱相机包括图像传感器、滤光片及镜头，滤光片以像素为单位地镶嵌在图像传感器上。有效实现不同波段图像信息的采集。

更具体的方案为图像传感器包括由25个像素点构成5×5阵列式的像素点单元，像素点单元中像素点上所镶嵌的滤光片的波段均不同。获取的图像由25波段组成，以很好地符合光谱分辨率和图像分辨率的共同要求。

另一个具体的方案为辐射校正靶标包括基板及涂布在基板上的白色底漆层与涂布在白色底漆层上的漫反射面漆层；辐射校正靶标的数量为四块，第一块上漫反射面漆层为黑面漆层且其反射率为10％，第二块上的漫反射面漆层为深灰面漆层且其反射率为30％，第三块上的漫反射面漆层为灰面漆层且其反射率为50％，第四块上的漫反射面漆层为浅灰面漆层且其反射率为65％。通过获取多块不同反射率靶标上的反射率与对应波段DN，以拟合出每个波段下的辐射校正参数，有利于提高拟合结果的正确性。

优选的方案为自稳云台包括安装座、陀螺仪传感器及驱动快拍式全幅成像高光谱相机分别绕三个相互正交的轴转动的致动单元；安装座与无人机固定连接，致动单元固设在安装座上，陀螺仪传感器与快拍式全幅成像高光谱相机同步运动地固设在致动单元上。