[发明专利]基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理方法及系统，由机载处理端和地面端组成，机载处理端由长波红外成像光谱仪、机载黑体定标装置、三轴稳定平台和边缘计算装置组成，地面端由地面计算装置和双屏显控组成；方法包括无人机机载处理端飞抵目标探测地域，抵达目的地悬停，机载处理端采集视频图像，边缘计算装置对数据进行干涉立方体重组、干涉数据立方体去直流、切趾处理、相位校正、干涉数据镜像及复数化和FFT并得到光谱数据立方体等处理并传输到达地面端，地面端进行数据融合和界面图形显示。本发明通过将数据处理前移至无人机载平台上，在机载终端分析处理信息，减少机‑地的通信量，提高了系统的可靠性和实时性。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，涉及一种基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理方法及系统，尤其是一种基于边缘计算的无人机载长波红外光谱成像数据处理方法及系统。

背景技术

无人机载光谱成像光谱探测技术研究的目标是为光谱探测无人直升机系统研制提供技术支撑。形成产品后，能够克服地形复杂或者自然灾害等造成地面或者载人飞行器难以到达等障碍，在地面探测手段无法获取有效探测信息时，通过远程操控的方式，利用低空平台搭载的光谱成像光谱探测装置，实现无人化实时获取气体区域的气体种类、浓度、污染范围等图像化信息，为下一步行动等实践提供决策依据。

随着无人机技术的发展，基于无人机的应用也越来越多，利用无人机的灵活性和无线通信能力，能跟随目标移动，从而降低时延。

但是无人机有限的续航能力和无线通信范围，一方面使得追踪任务时间不得过长，另一方面地面站得跟随无人机移动才能确保可靠的通信，更为突出的问题是，由于光谱成像数据处理所需的机-地通信数据量大、实时性要求高，必然带来对通信网络的更高要求，这也造成不利于无人机载长波红外光谱成像技术的推广和应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理方法及系统。

本发明的基本构思是：通过将长波红外光谱成像数据处理前移至无人机载平台上，降低数据无线传输的时间和经济成本，在边缘计算平台探测终端实时分析和处理光谱信息，实现准秒级响应，只将相关的数据和结果通过边缘计算节点传至地面控制中心站，这样势必能够减少机-地的数据通信量，提高无人机载光谱探测系统的可靠性和实时性。

本发明的一种基于边缘计算的无人机载光谱成像数据处理系统包括硬件系统和软件系统。

所述硬件系统主要由机载处理端和地面端组成。

所述的机载处理端由长波红外成像光谱仪、机载黑体定标装置、三轴稳定平台、边缘计算装置组成。

所述长波红外成像光谱仪，是采用时空混合调制红外干涉成像被动探测原理，利用超长波红外焦平面器件接收场景的干涉图像，采用高速热成像电路采集干涉图像序列，生成干涉数据立方体。

所述机载黑体定标装置的作用包括：直升机机载红外光谱仪受环境温度漂移的影响比较严重，但由于空间和重量限制，机载转塔内部不设辐射定标所需的相关部件，为了机载设备能够更好的检测目标光谱特征，采用固定安装在机身的黑体辐射源，通过控制转塔，将机载光谱仪对准黑体辐射源，解决红外成像光谱仪的在线现场辐射定标。

所述三轴稳定平台可以通过遥控三轴稳定平台，对被测目标进行跟踪和稳定。

所述的边缘计算装置由分布式并行处理器、双通数传装置、图传发射装置组成。

所述分布式光谱数据并行处理器，该并行处理器是气体成像遥测报警系统主控软件的宿主和目标计算机。经红外成像光谱仪产生光学干涉图数据，由机上分布式数据处理装置进行并行数据立方体处理，运算出光谱数据立方体，经光谱特征鉴别器对光谱信息进行智能模式识别，实现化学气体成像探测信息的获得。从而实现在化学袭击后快速发现化学气体云团，并监测气体云团的气体扩散范围，对其传播方向进行预警的功能。