[发明专利]一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法，涉及光学成像技术领域，解决现有成像方式结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，本发明包括成像镜头、探测器、系统控制主板和系统结构固定底板，所述成像镜头一端连接有固定镜头转接板，所述固定镜头转接板的另一端连接有固定相机转接板，所述固定相机转接板的另一端和探测器连接，所述固定相机转接板上还设有驱动位移组件，所述驱动位移组件位于探测器上端，所述驱动位移组件固定在系统结构固定底板上，本发明通过探测器的位移实现为实物的成像，可有效解决现有成像方式结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法，用于解决目前成像方式中结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题。

背景技术

遥感技术历了全色(黑白)、彩色(RGB)和多光谱扫描成像阶段之后，由在上世纪80年代初期出现的成像光谱技术，促使光学遥感进入了一个崭新的阶段——高光谱遥感阶段。高光谱指的是具有高光谱分辨率的遥感科学和技术，成像光谱技术所使用的成像光谱仪能够在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和短波红外区域，获取许多非常窄且光谱连续的图像数据。成像光谱仪为每一个像元提供数十至数百个窄波段的光谱信息，由此而构成一条完整而且连续的光谱曲线。成像光谱仪将视场范围内观察的各种地物以完整的光谱曲线记录下来。

电磁波理论则是遥感技术的物理基础，电磁波与地表物质的相互作用机理、电磁波在不同介质中的传输模型和对其进行接收、分析是综合各门学科和技术的核心所在。针对不同地物的不同光谱特征,利用高光谱图像可有效地区分和识别地物,是一种典型的非接触性无损检测技术，可同时获取目标的空间和光谱信息，根据不同材质的“指纹”光谱特征可实现对目标的探测识别等工作。其广泛地应用于大气探测、医学诊断、物质分类和目标识别、国土资源、生态、环境监测和城市遥感中，由于行业的特殊性和技术应用手段的限制，大多通过卫星遥感、固定翼飞行器、旋翼无人机等方式来获取其遥感数据，现有的获得遥感数据的方式一般有以下两种：

方式一、利用固定翼飞机搭载LCTF(液晶可调滤光片相机)，整个系统包含：目标和多光谱成像仪，其中多光谱成像仪又由镜头、LCTF和单色面阵CCD相机组成。从功能性划分，系统可分为光学系统、光谱调制系统、图像采集系统、机载电控系统、地面控制系统、图像处理分析系统等六个分系统，可实现在地面控制系统对目标采集光谱图像及后续目标分类、识别、提取等功能该方式具有以下优缺点，优点：飞行范围宽、高度高、图像分辨率好，采用LCTF技术可以在可见到红外快速实现光谱波段的任意调谐,并且其体积小、重量轻、功耗低,因此LCTF在对地观测高光谱成像遥感设备的关键部件具有独特的优势；缺点：通道少(30Bands)、光谱分辨率差、飞机飞行不稳定、图像处理工作量大、成本高，其系统结构框图见图1所示。

方式二、使用旋翼无人机搭载高光谱相机进行推扫成像的模式，在相机系统内部集成扫描机构，旋翼无人机悬停在空中，通过三维增稳云台的实时调整，保证高光谱相机姿态始终处于稳定状态下，而系统内置的扫描位移台会通过控制狭缝的扫描，进而获取目标对象的图像(空间)信息和光谱信息，其优缺点如下，优点：光谱通道多(大于200Bands)、光谱分辨率高、成本低、图像无畸变、衍射效率高；缺点：采集范围有限、飞行高度有限；分光结构体积大，系统重量重，搭载平台易受限；

无论是固定翼飞机搭载LCTF还是旋翼无人机搭载高光谱相机进行推扫成像的模式的方式，均存在结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，为解决上述技术问题，本发明提供一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法。

发明内容

本发明的目的在于：为解决成像方式中结构设计复杂、空间大、精度低的技术问题，本发明提供一种基于无人机的高光谱内置推扫成像结构及其应用方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：