CN106412393A - 一种农用双目多光谱相机 - Google Patents

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韩天宇
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Abstract

本发明公开了一种农业双目多光谱相机，主要包括基于ARM的中央处理单元、图像实时采集模块、图像远程传送模块、图像传感器切换选择电路、相机拍摄触发接口、GNSS模块等部分。基于ARM的中央处理单元为核心部件，图像采集模块由两个CMOS图像传感器分别加可见光和近红外两个波段的滤光片组成，图像传送模块远程传输图像信息，图像传感器切换选择电路用于控制两个CMOS图像传感器的摄像头进行顺序拍摄，并可根据需要生成相应的图像格式。该装置可降低农业生产成本，借助GNSS定位装置，为农业生产提供及时有效的图像及地理位置资料，助力精准农业的发展。

Description

一种农用双目多光谱相机
技术领域
本发明涉及农业生产图像信息采集的技术领域，尤其是涉及一种能够根据双目摄像头拍摄的两种不同波段的图像信息传输到客户端并按相应要求获得相关参数。
背景技术
随着我国经济社会的不断发展，从事农业生产的劳动力人数比例逐年下降，这就要求在农业领域中应不断解放劳动力，近年来，随着人工智能在农业领域上的不断应用，数字图像处理在农业生产中已逐渐成为一种趋势，搭载在无人机上的农业图像信息采集装置对于精准农业的不断推广有着广阔的前景。目前，我国科研人员更多地注重在数字图像处理的算法研究中，而现有搭载在无人机上的相机存在诸多不足，集中体现在，一是不能获取较为实用的农业图像信息，不利于后期针对农作物进行相关数据分析，二是成本较高，多数采用CCD摄像头，不利于在农民群体中普及开来，限制了使用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种农用双目多光谱相机，改进现有搭载于无人机上的相机的缺点和不足，使无人机搭载带有滤光片的CMOS图像传感器的摄像头，获取理想的农业图像信息，实现不同波段的农业图像采集，便于后续图像处理工作。它能向使用者提供可靠的作物生长状态数据。
为解决农业图像信息采集中现有的不足，本发明提供如下技术方案：
主要包括基于ARM的中央处理单元、图像实时采集模块、图像远程传送模块、数据(含图像及其地理位置等信息)存储模块、图像传感器切换选择电路、相机拍摄触发接口、相机拍照模式设定模块、GNSS模块、供电接口等部分，用于集蓝、绿、红及近红外或红外波段四个波段图像数据进行存储，在联网的情况下能通过图像远程模块将数据远程存储到云端服务器。
优选的，所述的图像实时采集模块由两个CMOS图像传感器的摄像头组成，外分别加可见光和近红外两个波段的滤光片，按照程序设定时间或触发脉冲选择两个CMOS图像传感器摄像头来获取图片。
优选的，所述的图像远程传送模块通过WiFi模块或无线发射、接收，用于传输图像信息，连接网络服务器，将其传送至云端服务器。
优选的，所述的数据存储模块由SD卡(或TF卡)及其外部电路组成，用于记录相机所拍图片及拍摄图片时的地理位置信息(含经纬度、高度等)。
优选的，所述的图像传感器切换选择电路用于控制两个CMOS图像传感器的摄像头进行顺序拍摄，并可根据需要生成的图像类型，然后可由中央处理单元转化为RGB图像、红外图像、NDVI图像、GNDVI图像等。
优选的，所述的相机拍摄触发接口用于与外部飞控设备连接，实现由飞控等外部设备控制相机拍摄。
优选的，所述的相机拍照模式设定模块用于设置相机工作方式，可以由外部触发脉冲选择，也可以设定时间以固定时间间隔拍照。
优选的，所述的GNSS定位模块可支持GPS、北斗、格洛纳斯等导航定位系统，工作频率可调整，包括串行发送、接收。
优选的，所述的供电接口为相应的电压适配电路，保证为各种模块提供稳定的电压。
本发明与现有技术相比，其优点如下：
1.本发明的系统基于以ARM为核心的中央处理单元，工作性能可靠，抗干扰能力强，既能集成应用，又能继续开发拓展功能。
2.本发明所使用的CMOS图像传感器的摄像头凸出于塑料外壳，调节焦距较为方便，成本较低，根据设定的无人机飞行高度在每次飞行前调焦，便于获取高质量的拍摄画面，提高了图片的可利用率和可靠性。
3.本发明所获取的NDVI(植被覆盖指数)图像，可广泛应用于检测植被生长状态、植被覆盖度以及消除部分辐射误差等，效果显著。
4.本发明可以实现由两个相机提供四个波段数据的功能，这四个波段数据分别是红、绿、蓝、近红外(或红外)，可提高分析农作物生长状态的准确性。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构框架示意图。
具体实施方式
为将本方案阐述清楚，下面将结合附图并结合实例，对本发明的方案实施作进一步详细描述。
图1是本发明的结构框架示意图。该农用双目多光谱相机主要包括基于ARM的中央处理单元、图像实时采集模块、图像远程传送模块、数据(含图像及其地理位置等信息)存储模块、图像传感器切换选择电路、相机拍摄触发接口、相机拍照模式设定模块、GNSS模块、供电接口等部分，用于集蓝、绿、红及近红外或红外波段四个波段图像数据进行存储，在联网的情况下能通过图像远程模块将数据远程存储到云端服务器。
优选的，所述的图像实时采集模块由两个CMOS图像传感器的摄像头组成，外分别加可见光和近红外两个波段的滤光片，按照程序设定时间或触发脉冲选择两个CMOS图像传感器摄像头来获取图片。
优选的，所述的图像远程传送模块通过WiFi模块或无线发射、接收，用于传输图像信息，连接网络服务器，将其传送至云端服务器。
优选的，所述的数据存储模块由SD卡(或TF卡)及其外部电路组成，用于记录相机所拍图片及拍摄图片时的地理位置信息(含经纬度、高度等)。
优选的，所述的图像传感器切换选择电路用于控制两个CMOS图像传感器的摄像头进行顺序拍摄，并可根据需要生成的图像类型，然后可由中央处理单元转化为RGB图像、红外图像、NDVI图像、GNDVI图像等。
优选的，所述的相机拍摄触发接口用于与外部飞控设备连接，实现由飞控等外部设备控制相机拍摄。
优选的，所述的相机拍照模式设定模块用于设置相机工作方式，可以由外部边沿触发脉冲选择，也可以设定时间以固定时间间隔拍照。
优选的，所述的GNSS定位模块可支持GPS、北斗、格洛纳斯等导航定位系统，工作频率可调整，包括串行发送、接收。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，凡依本发明专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种农用双目多光谱相机，其特征在于：主要包括基于ARM的中央处理单元、图像实时采集模块、图像远程传送模块、数据(含图像及其地理位置等信息)存储模块、图像传感器切换选择电路、相机拍摄触发接口、相机拍照模式设定模块、GNSS模块、供电接口等部分，用于集蓝、绿、红及近红外或红外波段四个波段图像数据进行存储，在联网的情况下能通过图像远程模块将数据远程存储到云端服务器。
2.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的图像实时采集模块由两个CMOS图像传感器的摄像头组成，外分别加可见光和近红外两个波段的滤光片，按照程序设定时间或触发脉冲选择两个CMOS图像传感器摄像头来获取图片。
3.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的图像远程传送模块通过WiFi模块或无线发射、接收，用于传输图像信息，连接网络服务器，将其传送至云端服务器。
4.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的数据存储模块由SD卡(或TF卡)及其外部电路组成，用于记录相机所拍图片及拍摄图片时的地理位置信息(含经纬度、高度等)。
5.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的图像传感器切换选择电路用于控制两个CMOS图像传感器的摄像头进行顺序拍摄，并可根据需要生成的图像类型，然后可由中央处理单元转化为RGB图像、红外图像、NDVI图像、GNDVI图像等。
6.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的相机拍摄触发接口用于与外部飞控设备连接，实现由飞控等外部设备控制相机拍摄。
7.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的相机拍照模式设定模块用于设置相机工作方式，可以由外部触发脉冲选择，也可以设定时间以固定时间间隔拍照。
8.根据权利要求1所述的一种农用双目多光谱相机，其特征在于：所述的GNSS定位模块可支持GPS、北斗、格洛纳斯等导航定位系统，工作频率可调整，包括串行发送、接收。
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