[发明专利]一种面向大众的草地草长势多光谱成像监测掌上系统及方法

权利要求书

1.一种面向大众的草地草长势多光谱成像监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：设计掌上滚轮式多光谱成像装置，具体步骤如下：

步骤(11)：制作镶嵌6个波段的滤波片的滚轮，使用过程中用手拨动滚轮；滚轮尺寸根据相机镜头口径确定，以与相机镜头紧耦合为准；根据实际条件，滤波滚轮安装在镜头和相机之间，或直接安装在镜头上；

步骤(12)：滤波片选择，三个可见光波段，即蓝：450nm、绿：550nm、红：650nm、一个红边波段750nm和一个近红外波段850nm、一个水汽波段960nm，在实际使用中根据观测对象不同更换不同波长的滤波片；

步骤(13)：相机设置，相机设置为黑白拍摄模式，相机自动调节曝光时间和感光度ISO；

步骤(2)：采用所述的装置，对不同波段图像存在的渐晕效应，利用基于概率统计模型自适应分块渐晕消除方法，去除不同波段的图像渐晕；

步骤(3)：利用所述的装置，对不同波段图像存在的微小几何偏差，采用分块配准策略，校正不同波段间的微小几何偏差；

步骤(4)：利用所述的装置，利用不同波段图像间存在几何偏差，假定一基线长度，利用双目视觉原理，模拟草高，用模拟草高反映草的长势；

步骤(5)：利用所述的装置，根据绿色因子(Excess Green index,ExG)和红色因子(Excess Red index,ExR)差值，选定阈值为0.4，提取鲜草并用图像中鲜草所占像素除以整幅图像像素得鲜草占比，用鲜草占比反映草的长势；

步骤(6)：利用所述的装置，根据6个波段图像自动计算归一化植被指数NDVI、归一化红边指数NDRE、蓝色归一化植被指数BNDVI、绿色归一化植被指数GNDVI、优化土壤调节植被指数OSAVI、三角绿色指数TGI植被指数；连同生成的鲜草占比和模拟草高一起构成草地草长势监测指标；

步骤(7)：利用所述的装置，对于地势平坦的牧场，采用准均匀采样方式，每隔一定距离获取一组6波段图像，计算每一采样点的草长势评价指标，利用克里金插值生成整个牧场的草长势监测指标图，反映牧场草的长势。

2.根据权利要求1所述的一种面向大众的草地草长势多光谱成像监测方法，其特征在于：所述步骤(2)自适应分块渐晕消除方法的步骤如下：

步骤(21)：输入原始图像IM＝M×N，M和N分别为原始图像横向和纵向的像素个数，获取原始图像IM的平均灰度值DN_global；

步骤(22)：对原始图像IM进行二维高斯曲面拟合，得到其均值u和标准差σ，将图像自适应的分成m×n个小块im_sub，每一小块图像大小为(u+3σ)×(u+3σ)，其中，m＝M/(u+3σ)，n＝N/(u+3σ)；

步骤(23)：对每一个子块im_sub求取平均灰度值，得到子块平均灰度矩阵im_block＝m×n；

步骤(24)：将子块平均灰度矩阵im_block减去平均灰度值DN_global，得到子块差值灰度矩阵im_block_diff＝m×n；

步骤(25)：将子块差值灰度矩阵im_block_diff进行双三次插值，得到与原始图像相同大小的全局差值灰度矩阵IM_global_diff＝M×N；

步骤(26)：原始图像IM减去全局差值灰度矩阵IM_global_diff，得到消除渐晕的图像IM_out＝M×N；

步骤(27)：并与预存的校正好的白板图像IM_white和暗电流图像IM_dark比较，完成相对辐射校正IM_ref，即，

( IM_out-IM_dark)/(IM_white-IM_dark)＝IM_ref。