CN108036856B - 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 - Google Patents
多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108036856B CN108036856B CN201711302731.1A CN201711302731A CN108036856B CN 108036856 B CN108036856 B CN 108036856B CN 201711302731 A CN201711302731 A CN 201711302731A CN 108036856 B CN108036856 B CN 108036856B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- real
- calibration
- optical fiber
- imaging
- spectrometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 12
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Inorganic materials [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 3
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
Abstract
本发明公开一种多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，包括：光纤传光系统、实时定标系统、地物测试系统；光纤传光系统与实时定标系统连接，用于为实时定标系统提供太阳光；实时定标系统连接成像光谱仪，用于将光纤传光系统传入的太阳光导入成像光谱仪中进行光谱仪辐射定标；地物检测系统包括：二次成像透镜组、地物成像镜头，二次成像透镜组位于地物成像镜头之上，地物检测系统用于为实时定标系统中通过地物成像镜头对地面待测物成像再通过二次成像透镜组将所成的像收集到光谱仪中进行图像和光谱分析。本发明可实现针对成像光谱仪的实时定标工作，缩短无人机成像光谱仪定标时间间隔，具有较高的实时性和较为完善的体系。
Description
技术领域
本发明涉及微小型无人机遥感信息获取技术，尤其涉及一种多旋翼无人机机载成像光谱仪定标系统。
背景技术
随着遥感、全球卫星定位系统、地理信息系统、微型计算机、通讯设备等技术的迅速发展，微小型无人机遥感技术平台取得了很大的进展，农田作物信息的快速获取与解析是开展精准农业实践的前提和基础，是突破制约中国精准农业应用发展瓶颈的关键。现有的航天、航空和地面遥感技术已广泛应用于检测农田作物的生长状况，加强精准管理，提高农业生产效益。但航天、航空遥感技术存在运行作业成本高、操作困难、起降不方便、安全性低、较易受天气影响等缺点。地面遥感技术应用于监测农田作物生长状况的种类较多，获取的数据量丰富，能够较准确地获取作物信息，应用较广泛，但其监测范围小且费时费力，难以实现快速大面积的作物信息监测，无法满足精准农业发展的需求。
在当今现阶段国内外无人机高光谱光谱仪辐射定标方法一般采用反射率基法的前提下，多数无人机高光谱仪定标具体实施方法如：无人机飞过我国现有的高光谱辐射特性靶标验证场时通过光谱仪对验证场采集的光谱数据和对当时的一系列大气环境参数获取代入辐射传输模型进行计算来实现对光谱仪在轨辐射定标；利用不同的辐射定标漫反射板收集太阳光作为定标光源并对光谱仪进行定标；在无人机起飞前首先对机载光谱仪进行辐射定标，此方法只能实现一个工作流程单次定标；利用两个型号完全相同的光谱仪一个位于无人机上进行地面图像光谱信息的获取，另一个在地面对光谱仪辐射定标通过两个光谱仪之间的数据传递进行同步定标，此方法没有考虑在空中飞行的无人机所处的环境因素实时性不好。总体来说以上方法实时性均不是很好，有很大局限性。
发明内容
本发明提供一种多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，用以提高微小型无人机高光谱光谱仪绝对辐射定标的实时性和灵活性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，包括：光纤传光系统、实时定标系统、地物测试系统；
所述光纤传光系统与所述实时定标系统连接，用于为所述实时定标系统提供太阳光；
所述实时定标系统连接所述成像光谱仪，用于将所述光纤传光系统传入的太阳光导入所述成像光谱仪中进行光谱仪辐射定标；
所述的地物检测系统包括：二次成像透镜组、地物成像镜头，所述二次成像透镜组位于所述地物成像镜头之上，所述的地物检测系统用于为所述实时定标系统中通过所述地物成像镜头对地面待测物成像再通过二次成像透镜组将所成的像收集到所述成像光谱仪中进行图像和光谱分析。
所述光纤传光系统包括：太阳光聚光器、耦合装置、传光光纤、照明系统；
所述太阳光聚光器安装于多旋翼无人机最顶端，通过所述耦合装置与所述传光光纤连接，所述太阳光聚光器用于将收集多旋翼无人机机顶上空的太阳光并会聚到所述传光光纤中；
所述耦合装置位于所述太阳聚光器与所述传光光纤中间，用于将所述太阳光聚光器收集到的太阳光耦合到所述传光光纤中；
所述传光光纤用于引入收集到的太阳光；
所述照明系统用于发出所述传光光纤引入的太阳光。
所述太阳光聚光器为菲涅尔透镜。
所述实时定标系统包括：定标白板、定标成像透镜组、DMD平面反射镜；
所述定标白板为BaSO4定标漫反射板，且作为所述实时定标系统的定标光源将所述光纤传光系统引入的太阳光反射到所述定标成像透镜组中；
所述定标透镜组由镜头组与所述DMD平面反射镜组成，用于对所述定标白板上的光成像于所述成像光谱仪，对所述成像光谱仪进行辐射定标，
所述DMD平面反射镜用于连接所述定标透成像镜组和所述二次成像透镜组。
所述的地物检测系统用于将所述地物成像镜头对地面检测所呈的像以物象放大倍率为1：1的比例呈到所述成像光谱仪中进行数据分析，所述DMD平面反射镜从-12°转换到12°，从所述实时定标系统切换到所述地物检测系统。
本发明的有益效果在于：本发明多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，用于解决微小型无人机高光谱光谱仪在获得地面图像传感信息时高光谱光谱仪定标不及时等问题；另外整套系统中间通过DMD平面反射镜连接所述实时定标系统与地物测试系统、通过DMD平面反射镜转换角度0°～24°之间，实现所述实时定标系统和地物测试系统之间的转换。与现有的微小型无人机机载成像光谱仪定标系统相比，本发明多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统具有实时性相对较好、结构简单、小巧轻便等优点，可以随时定点定时在空中进行光谱仪定标，提高多旋翼无人机在对地物扫描检测时定标的方便性和实时性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统组成图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统组成图。如图1所示，本实施例的整套定标系统包括：光纤传光系统10、实时定标系统20、地物检测系统30。
其中，实时定标系统20中的DMD平面反射镜将实时定标系统20和地物检测系统30连接在一起，而光纤传光系统10提供实时定标系统20所需太阳光。
光纤传光系统10，用于为整套多旋翼无人机机载光谱仪实时定标系统提供定标光源。所述光纤传光系统10包括：太阳光聚光器、耦合装置、传光光纤、照明系统；
所述太阳光聚光器安装于多旋翼无人机最顶端，通过所述耦合装置与所述传光光纤连接，所述太阳光聚光器用于将收集多旋翼无人机机顶上空的太阳光并会聚到所述传光光纤中；
所述耦合装置位于所述太阳聚光器与所述传光光纤中间，用于将所述太阳光聚光器收集到的太阳光耦合到所述传光光纤中；
所述传光光纤用于引入收集到的太阳光；
所述照明系统用于发出所述传光光纤引入的太阳光。
其中，所述太阳光聚光器为菲涅尔透镜。
实时定标系统20，用于为整套多旋翼无人机机载光谱仪实时定标系统提供光谱仪定标，且实时定标系统20连接所述成像光谱仪40。
所述实时定标系统20包括：定标白板、定标成像透镜组、DMD平面反射镜；
所述定标白板为BaSO4定标漫反射板，且作为所述实时定标系统20的定标光源将所述光纤传光系统引入的太阳光反射到所述定标成像透镜组中；
所述定标透镜组由镜头组与所述DMD平面反射镜组成，用于对所述定标白板上的光成像于所述成像光谱仪，对所述成像光谱仪进行辐射定标，
所述DMD平面反射镜用于连接所述定标透成像镜组和所述二次成像透镜组。
地物检测系统30，用于为整套多旋翼无人机机载光谱仪实时定标系统提供地物检测光谱数据和图像，且地物检测系统30与已有的所述已有成像镜头50连接。所述的地物检测系统30包括：二次成像透镜组、地物成像镜头，所述二次成像透镜组位于所述地物成像镜头之上，所述的地物检测系统30用于为所述实时定标系统20中通过所述地物成像镜头对地面待测物成像再通过二次成像透镜组将所成的像收集到所述成像光谱仪中进行图像和光谱分析。
DMD平面反射镜连接于实时定标系统20和地物检测系统30之间，通过自身倾角转动转换两套系统。
需要说明的是，本实施例的定标系统，可为在空中飞行的无人机实施所述成像光谱仪40的实时辐射定标；另外能够通过自身的光纤传光系统10获取机顶太阳光，实现对整套定标系统定标光源的提供。与现有的光谱仪定标系统相比，本实施例的定标系统可以在当无人机飞行过程中所述成像光谱仪需要进行定标时对所述成像光谱仪进行实时定点定时的辐射定标具有结构简单、小巧轻便，机动性强、等优点，提高对无人机机载光谱仪对地面试验和标定的灵活性和方便性。
本发明在应用时，首先用光纤传光系统10获取实时状况下的太阳光源作为定标光源由定标白板反射到实时定标系统20中并连接所述成像光谱仪40实现定标光谱仪辐射定标，接着如果所述成像光谱仪需要进行辐射定标时可将DMD平面反射镜旋转角度-12°～12°之间实现从实时定标系统20到地物检测系统30的转换。当所述成像光谱仪定标完毕后可将DMD平面反射镜转换角度-12°～12°之间使整套系统切换到地物检测系统30通过连接已有所述成像镜头50对地物的成像来实施二次成像将所呈像收集到光谱仪中进行光谱分析比对。无论何时机载成像光谱仪需要定标时都可将DMD平面反射镜旋转角度-12°～12°切换到实时定标系统中进行定标实现真正的实时定标。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，其特征在于，包括：光纤传光系统、实时定标系统、地物测试系统；
所述光纤传光系统与所述实时定标系统连接，用于为所述实时定标系统提供太阳光；
所述实时定标系统连接所述成像光谱仪，用于将所述光纤传光系统传入的太阳光导入所述成像光谱仪中进行光谱仪辐射定标；
所述的地物检测系统包括：二次成像透镜组、地物成像镜头，所述二次成像透镜组位于所述地物成像镜头之上，所述的地物检测系统用于为所述实时定标系统中通过所述地物成像镜头对地面待测物成像再通过二次成像透镜组将所成的像收集到所述成像光谱仪中进行图像和光谱分析；
所述实时定标系统包括：定标白板、定标成像透镜组、DMD平面反射镜；
所述定标白板为BaSO4定标漫反射板，且作为所述实时定标系统的定标光源将所述光纤传光系统引入的太阳光反射到所述定标成像透镜组中；
所述定标成像透镜组由镜头组组成，用于对所述定标白板上的光成像于所述成像光谱仪，对所述成像光谱仪进行辐射定标，
所述DMD平面反射镜用于连接所述定标成像透镜组和所述二次成像透镜组。
2.如权利要求1所述的多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，其特征在于，所述光纤传光系统包括：太阳光聚光器、耦合装置、传光光纤、照明系统；
所述太阳光聚光器安装于多旋翼无人机最顶端，通过所述耦合装置与所述传光光纤连接，所述太阳光聚光器用于将收集多旋翼无人机机顶上空的太阳光并会聚到所述传光光纤中；
所述耦合装置位于所述太阳聚光器与所述传光光纤中间，用于将所述太阳光聚光器收集到的太阳光耦合到所述传光光纤中；
所述传光光纤用于引入收集到的太阳光；
所述照明系统用于发出所述传光光纤引入的太阳光。
3.如权利要求2所述的多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，其特征在于，所述太阳光聚光器为菲涅尔透镜。
4.如权利要求1所述的多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统，其特征在于，所述的地物检测系统用于将所述地物成像镜头对地面检测所呈的像以物象放大倍率为1：1的比例呈到所述成像光谱仪中进行数据分析，所述DMD平面反射镜从-12°转换到12°，从所述实时定标系统切换到所述地物检测系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711302731.1A CN108036856B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711302731.1A CN108036856B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108036856A CN108036856A (zh) | 2018-05-15 |
| CN108036856B true CN108036856B (zh) | 2021-04-13 |
Family
ID=62102066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711302731.1A Active CN108036856B (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108036856B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109253976B (zh) * | 2018-10-22 | 2021-01-15 | 北京麦飞科技有限公司 | 基于光感模块的高光谱实时辐射定标方法 |
| CN109521415A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-26 | 上海同繁勘测工程科技有限公司 | 辐射校正装置及系统 |
| CN111452538B (zh) * | 2020-04-02 | 2021-02-12 | 中国资源卫星应用中心 | 一种白板切换保护机构 |
| CN113296528B (zh) * | 2021-06-08 | 2023-07-18 | 北京德中天地科技有限责任公司 | 对飞行器搭载的成像光谱仪的图像数据校准方法及系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7034938B1 (en) * | 2002-02-04 | 2006-04-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Non-scanning computed tomography imaging spectrophotometer |
| CN103207016B (zh) * | 2012-12-30 | 2015-01-14 | 吉林大学 | 光谱型太阳辐射照度测量仪 |
| CN103575395B (zh) * | 2013-11-08 | 2015-08-19 | 中国科学院遥感与数字地球研究所 | 一种外场绝对辐射定标方法和系统 |
| CN204228269U (zh) * | 2014-08-15 | 2015-03-25 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 用于行星表面就位精细光谱分析系统 |
| CN104280120B (zh) * | 2014-10-20 | 2016-08-24 | 北京空间机电研究所 | 一种光谱带宽测量方法和装置 |
| CN204731431U (zh) * | 2015-05-20 | 2015-10-28 | 中国石油大学(华东) | 一种旋翼无人机高光谱地物遥感探测装置 |
| CN106338342B (zh) * | 2016-09-23 | 2018-07-13 | 昆明物理研究所 | 准实时的时空混合调制红外干涉光谱成像系统及方法和应用 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201711302731.1A patent/CN108036856B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108036856A (zh) | 2018-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108036856B (zh) | 多旋翼无人机机载成像光谱仪实时定标系统 | |
| CN110006463B (zh) | 一种光学遥感卫星的在轨绝对辐射定标方法及系统 | |
| CN103439265B (zh) | 一种茶树精细化栽培生育性状实时监测方法 | |
| WO2016106957A1 (zh) | 一种超宽波段图谱关联探测装置与探测方法 | |
| CN102661799A (zh) | 故障定位方法与系统 | |
| CN106774419A (zh) | 用于火力发电厂锅炉的无人机巡检系统及巡检方法 | |
| CN107356248B (zh) | 一种具有环境适应性的多光谱偏振导航系统 | |
| CN106651951B (zh) | 一种大气偏振模式检测及航向解算系统及方法 | |
| CN105352609A (zh) | 一种基于空间朗伯球体的光学遥感卫星绝对辐射定标方法 | |
| CN109253976B (zh) | 基于光感模块的高光谱实时辐射定标方法 | |
| CN113324656A (zh) | 无人机搭载红外遥感的地表热异常探测方法及系统 | |
| CN114265418A (zh) | 一种用于光伏电站的无人机巡检与缺陷定位系统及方法 | |
| CN1619336A (zh) | 海上气象能见度的卫星定量遥感方法 | |
| CN109631860A (zh) | 基于无人机的水库生活垃圾监测方法及系统 | |
| CN102854138A (zh) | 基于数字摄像法的能见度测量系统及方法 | |
| CN107968686A (zh) | 300MHz-800MHz模拟电视台站发射功率辐射测试方法 | |
| CN106767670B (zh) | 光电吊舱安装偏角辅助标校装置 | |
| CN211669119U (zh) | 一种集热管无人机检测装置及系统 | |
| CN104501745A (zh) | 一种光电成像系统光轴偏差的快速检测方法及装置 | |
| CN114324226B (zh) | 一种大气污染物立体分布无人机载超光谱遥测系统 | |
| CN103606260A (zh) | 基于gprs远程无线通信技术的无人职守野外光谱辐照度计系统 | |
| CN110487408A (zh) | 一种基于劈窗算法下的无人机红外水面测温精度校正方法 | |
| CN115797807A (zh) | 基于无人机载光谱仪数据的海洋垃圾监测方法、系统及介质 | |
| CN205971851U (zh) | 具有自定位功能的无人机及气体遥测系统 | |
| CN115829854A (zh) | 植物表型光谱补偿装置、方法、电子设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |