[发明专利]一种基于航空摄影辅助的BRDF测量系统及其测量方法

说明书

本发明公开了一种基于航空摄影辅助的BRDF测量系统及其测量方法，所述测量系统包括测量单元、控制单元以及处理单元，测量单元包括搭载有云台的旋翼无人机和安装在云台上的地物光谱仪以及图像采集器，控制单元包括用于设定旋翼无人机在半球面上不同高度天顶角及方位角定点环绕的航线设定子单元和用于控制云台转动角度的角度控制子单元，本发明的测量方法通过无人机平台在半球面上不同高度天顶角及方位角定点环绕飞行，由PC终端根据地物影像基于逻辑运算对采集的光谱数据进行运算并生成带有角度信息的BRDF数据。本发明不仅使用简便、飞行智能、解决了传统BRDF测量架测量的局限性，排除了周边人为因素带来的影响，还极大地提高了BRDF数据的精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及遥感技术领域，具体涉及一种基于航空摄影辅助的BRDF测量系统及其测量方法。

背景技术

自然条件下，地表对太阳辐射的反射是各向异性的，通常用双向反射分布函数来描述，其定义为目标某一出射方向上的辐射亮度与某一入射方向照射在该面元上的辐射照度之比，BRDF是遥感研究和应用的基础参数之一。随着定量化遥感的发展，用于高精度的光谱测量及定标目的的地面BRDF测量越来越重要，高效及高质量的数据采集方法与相应的传感器控制系统是BRDF测量系统的一个重要组成部分，是实现BRDF测量的关键技术之一。

目前，BRDF测量一般都通过人工手持传感器或者通过架设地面支架安装传感器进行观测，这两种方法都有其局限性：首先，观测者本身的反射和散射对观测目标的辐射量有一定的影响，从而影响最终测量数据的精度，其次，这两种方法效率较低，难以在短时间内完成对较大观测场地的测量，特别是人工手持方法，观测时的角度测量精度有限，而角度精度是BRDF的一个重要参数，不精确的角度数据会对BRDF数据造成很大程度上的影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于航空摄影辅助的BRDF测量系统及其测量方法，用以解决现有BRDF测量方法存在上述不足的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种基于航空摄影辅助的BRDF测量系统，所述测量系统包括测量单元、控制单元以及处理单元，

测量单元包括搭载有云台的旋翼无人机和安装在云台上的数据采集子单元，所述数据采集子单元与旋翼无人机内的下位机线路连接，用于采集目标地的测量数据；

所述控制单元包括航线设定子单元和角度控制子单元，所述航线设定子单元与旋翼无人机内的下位机通信连接，用于设定旋翼无人机在半球面上不同高度天顶角及方位角定点环绕的飞行航线，所述角度控制子单元与旋翼无人机内的下位机通信连接，用于控制云台的转动角度；

所述处理单元包括PC终端，所述PC终端与数据采集子单元数据连接用于获取采集的测量数据，并根据采集的测量数据基于逻辑运算生成带有角度信息的BRDF数据。

通过采用上述技术方案，设置搭载有云台的旋翼无人机，并在无人机上分别安装地物光谱仪和图像采集器，通过设计旋翼无人机的飞行航线及控制云台转动角度的方式进行光谱观测，相较于传统BRDF的测量限制了测量距离和测量视场内目标的大小以及无法排除人体和测量支架本身反射及散射带来的影响，本测量系统利用旋翼无人机通过在半球面上不同高度天顶角及方位角定点环绕的航线飞行方式采集BRDF光谱数据，可以有效提高测量效率及数据精度，并显著降低观测者本身的反射及散射对观测区数据质量的影响。

进一步的，所述数据采集子单元包括地物光谱仪和图像采集器，所述地物光谱仪与旋翼无人机内的下位机线路连接，用于采集目标地的光谱数据，所述图像采集器与旋翼无人机内的下位机线路连接，用于采集光谱测量范围内的地物高清影像。

通过上述技术方案，分别设置地物光谱仪和图像采集器，使测量系统在旋翼无人机飞行过程中采集高光谱数据的同时，可以同步记录光谱测量范围内的地物高清影像，利用专用的后期影像和数据处理方法，将采集到的高清影像与数据结合，为高光谱数据提供更为精确的角度姿态信息。