[发明专利]一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法

说明书

本发明提供了一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法，涉及一种数据采集方法，包括辅助定位装置、数据采集单元和测控单元；辅助定位装置包括圆盘、测绳和地面标识布，数据采集单元包括无人机、云台及高光谱成像仪，测控单元包括图形判断模块、角度控制模块、观测位置控制模块和数据处理模块；采集方法包括：选择观测地物/场景，并布置地面标识布；确定观测地物/场景中心点坐标位置W；计算观测角度；确定无人机悬停位置并进行数据采集；形成基于无人机高光谱成像的BRDF数据集。该系统通过地面角度测量装置，实现地面标识布摆放位置的精确控制，降低了每次操作时的测算工作量，提高了对无人机的飞行控制效率。

技术领域

本发明涉及一种数据采集方法，具体涉及一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法，可以应用于遥感、光学等领域的研究中。

背景技术

随着无人机技术的不断成熟和操作的便捷性，应用领域的不断扩展，与很多领域开展集成创新，形成了大量全新的思维方式和应用场景。另一方面，高光谱成像仪的体积和重量不断减小，使其能够搭载在无人机系统上实现近地表数据采集。伴随着多角度遥感应用的不断发展，近地表开展基础理论研究的需求不断加大。将高光谱成像仪搭载在旋翼式无人机上，开展近地面(10-500m)高度的BRDF信息测量，将会为此类应用领域提供全新的技术手段和方法。

现有地面BRDF观测系统，采用的是轨道式调节观测角度的方式，能够实现距地面5米以下的BRDF信息采集，且随着高度的增加其搬动过程非常不易，操作困难，且一般为非成像方式。

针对现有地面双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance DistributionFunction，BRDF)测量系统无法实现大场景和高大地物测量的现实问题，本申请提供了一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无人机载高光谱成像的BRDF数据采集系统和方法，包括辅助定位装置、数据采集单元和测控单元；

所述辅助定位装置用于对观测地物/场景进行位置标识，所述辅助定位装置包括沿周向刻有角度线的圆盘、多根测绳和多个与所述测绳配合的地面标识布，所述圆盘中心设置有定位柱，多根所述测绳一端沿周向均匀固定在所述定位柱上，所述测绳一端固定在所述圆盘中心，所述地面标识布放置在所述测绳上指定的位置；

所述数据采集单元包括无人机、设置在所述无人机上的云台及安装在所述云台上的高光谱成像仪，所述高光谱成像仪的镜头朝下设置，所述云台和高光谱成像仪均与所述无人机内的飞控计算机连接；

所述测控单元包括图形判断模块、角度控制模块、观测位置控制模块和数据处理模块；

所述图形判断模块用于根据所述高光谱成像仪采集的图像判断高光谱成像仪中的图像是否覆盖图像采集范围；

所述角度控制模块，与所述无人机内的飞控计算机连接，用于在所述无人机不同悬停位置处根据所述无人机的飞行高度和所述无人机距离观测地物/场景中心点的水平距离，测算出观测角度，并根据观测角度控制所述云台的旋转角度，进而控制所述高光谱成像仪的镜头角度；

所述观测位置控制模块，与所述无人机内的飞控计算机连接，用于根据预先设定的采集角度控制所述无人机的悬停位置，所述无人机的悬停位置为观测位置；

所述数据处理模块，与所述高光谱成像仪连接，用于接收所述高光谱成像仪采集的图像信息，并对图像信息进行处理形成基于无人机高光谱成像的BRDF数据集。

优选地，所述观测地物/场景中心点的坐标采取手工输入。