CN112153380B - 多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，包括步骤：获取相机皮带线运动方向的视野数据、帧率、第一滤光片数量和皮带线速度；根据光皮带的最大线速度和第二滤光片数量的计算公式，得到对应的相机皮带的最大线速度和相机容纳最多的第二滤光片数量。通过得到相机皮带的最大线速度和第二滤光片数量，相机在拍摄移动的物体时，相机皮带的运动与滤光轮的旋转同步，基于相机皮带的最大线速度以及第二滤光片数量，能够使多光谱相机与皮带线组成的系统具有最佳摄像的性能，确保了相机拍摄图像的质量，解决了现有多光谱相机拍摄的图像质量不佳的问题。

Description

多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置

技术领域

本发明涉及多光谱相机技术领域，尤其涉及一种多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置。

背景技术

多光谱照相机是在普通工业照相机的基础上发展而来的。多光谱照相是指在可见光的基础上向红外光和紫外光两个方向扩展，并通过各种滤光片或分光器与多种感光胶片的组合，使其同时分别接收同一目标在不同窄光谱带上所辐射或反射的信息，即可得到目标的几张不同光谱带的照片。

在基于滤光片轮的多光谱相机中，滤光片轮的数量，决定着多光谱相机波段通道的数量，通常通道数越多越好。当滤光轮为手动旋转的时间，拍摄的物体为静止的，滤光片的数量没有限制。当滤光轮是基于间歇机构的时候，滤光轮通过电机的旋转自动切换，相机在滤光轮间歇的时刻拍照，所拍的物体为静止的物体的时候，滤光轮能安装的最大滤光片的数量与相机的曝光时间有关系。所拍的物体为移动的物体的时候，滤光轮能安装的最大滤光片的数量不仅与相机的曝光时间有关系，还与皮带线的速度，相机的视野都有关系。

现有的多光谱相机拍静止物体的时候，滤光轮的数量由用户自己定义，只要在使用过程中滤光轮停止的时间大于相机的曝光时间，相机能拍照完成即可。拍射移动的物体的时候，相机中皮带的线速度与滤光轮的旋转速度严格同步，当相机的型号选定后，在保证图像拍照效果的前提下，需要确定相机皮带线运动的最大速度以及多光谱相机与皮带组成的拍照系统允许的最大滤光片的数量，目前无法确定相机皮带线运动的最大速度以及多光谱相机与皮带组成的拍照系统允许的最大滤光片的数量。

发明内容

本发明实施例提供了一种多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置，用于解决现有如何计算多光谱相机皮带的最大线速度以及允许容纳的最多的滤光片数量的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种多光谱相机参数的计算方法，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，包括以下步骤：

S1.获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

S2.根据相机的第一滤光片数量、所述视野数据、所述帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；或

S3.根据相机皮带的线速度、所述视野数据、所述帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

优选地，该多光谱相机参数的计算方法还包括：根据相机皮带的线速度和所述相机的第二滤光片数量，获得间歇机构中的主动轮旋转一周的时间。

优选地，该多光谱相机参数的计算方法还包括：相机拍摄一张图像的时间小于相机间歇机构间歇的时间。其中，所述相机间歇机构间歇的时间为间歇机构中从动轮的间歇时间。

优选地，该多光谱相机参数的计算方法还包括：根据相机皮带的线速度和所述视野数据获得相机皮带线移动一个视野的距离所用的时间。

本发明还提供一种多光谱相机参数的计算装置，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，包括数据获取模块、第一计算模块和第二计算模块；

所述数据获取模块，用于获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

所述第一计算模块，用于根据相机的第一滤光片数量、所述视野数据、所述帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；或

所述第二计算模块用于根据相机皮带的线速度、所述视野数据、所述帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

本发明还提供一种多光谱相机，包括上述所述的多光谱相机参数的计算装置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的多光谱相机参数的计算方法。

本发明还提供一种终端设备，包括处理器以及存储器：

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述的多光谱相机参数的计算方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置通过已知相机结构本身的视野数据、帧率和第一滤光片数量计算得到相机皮带的最大线速度或者通过已知相机结构本身的视野数据、帧率和皮带的线速度计算得到第二滤光片数量，相机在拍摄移动的物体时，相机皮带的运动与滤光轮的旋转同步，基于相机皮带的最大线速度以及第二滤光片数量，能够使多光谱相机与皮带线组成的系统具有最佳摄像的性能，确保了相机拍摄图像的质量，解决了现有如何计算多光谱相机皮带的最大线速度以及允许容纳的最多的滤光片数量的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的多光谱相机参数的计算方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例所述的多光谱相机参数的计算装置的框架图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种多光谱相机、多光谱相机参数的计算方法及装置，在基于间歇机构的滤光片轮结构的多光谱相机中，根据相机的相机皮带线运动方向的视野数据、帧率和滤光片的数量得到相机滤光片轮中的皮带运行的最大线速度，并基于皮带运行的最大线速度条件下确定相机滤光片的数量，相机在拍摄移动的物体时，相机皮带的运动与滤光轮的旋转同步，基于相机皮带的最大线速度以及第二滤光片数量，能够使多光谱相机与皮带线组成的系统具有最佳摄像的性能，确保了相机拍摄图像的质量，用于解决了现有如何计算多光谱相机皮带的最大线速度以及允许容纳的最多的滤光片数量的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的多光谱相机参数的计算方法的步骤流程图。

如图1所示，本发明实施例提供了一种多光谱相机参数的计算方法，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，包括以下步骤：

S1.获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

S2.根据相机的第一滤光片数量、视野数据、帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；或

S3.根据相机皮带的线速度、视野数据、帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

在本发明实施例的步骤S1中，主要用于获取相机本身结构中的视野数据、帧率和第一滤光片数量等参数为步骤S2提供数据。

需要说明的是，相机皮带线运动方向的视野数据主要是指相机能拍摄到的最大范围，分别为(W，H)，如选用相机的像素参数为(w，h)＝(2448，2048)，当相机的安装高度确定后，如果实际拍到的皮带线的范围(W，H)＝(1195.3125mm，1000mm)，则H的数值为1000mm。

在本发明实施例的步骤S2中，主要是根据步骤S1获取相机的参数计算相机皮带的最大线速度，使得相机在拍摄移动的物体，相机皮带的运动速度不得高于最大线速度，确保了相机拍摄图像的质量。

在本发明的实施例的步骤S3中，主要是根据皮带的线速度、视野数据、帧率计算相机能够容纳最多滤光片的数量，皮带的线运动与滤光轮的旋转运动同步，相机拍摄的图像能够拼接成一张多光谱图像，若滤光片数量的数据超过第二滤光片数量，则无法拼接成一张完整的图像。

本发明提供的一种多光谱相机参数的计算方法通过已知相机结构本身的视野数据、帧率和第一滤光片数量计算得到相机皮带的最大线速度或者通过已知相机结构本身的视野数据、帧率和皮带的线速度计算得到第二滤光片数量，相机在拍摄移动的物体时，相机皮带的运动与滤光轮的旋转同步，基于相机皮带的最大线速度以及第二滤光片数量，能够使多光谱相机与皮带线组成的系统具有最佳摄像的性能，确保了相机拍摄图像的质量，解决了现有如何计算多光谱相机皮带的最大线速度以及允许容纳的最多的滤光片数量的技术问题。

在本发明的一个实施例中，该多光谱相机参数的计算方法还包括：根据相机皮带的线速度，获得间歇机构中的主动轮旋转一周的时间。

需要说明的是，由于间歇机构的主动轮旋转到n圈，从动轮旋转一圈。主动轮旋转一周的时间为其中，数量n为间歇机构中从动轮上滤光片的个数，v为皮带的线速度。

在本发明的一个实施例中，该多光谱相机参数的计算方法还包括：相机拍摄一张图像的时间小于相机间歇机构间歇的时间。其中，相机间歇机构间歇的时间为间歇机构中从动轮的间歇时间。

需要说明的是，由于多光谱相机的滤光轮为间歇机构，主动轮旋转一周的过程中，从动轮t3/n的时间里在运动，从动轮在(n-1)t3/n的时间里运动。则从动轮的间歇时间为v为皮带的线速度。相机的帧率为f，则相机拍摄一张图像的时间为/>其中，相机拍摄一张图像的时间小于相机间歇机构间歇的时间，即是T<t₄。

在本发明的一个实施例中，该多光谱相机参数的计算方法还包括：根据相机皮带的线速度和视野数据获得相机皮带线移动一个视野的距离所用的时间。

需要说明的是，皮带移动一个视野的距离所用的时间t₁＝H/v。滤光轮的从动轮旋转一周，皮带移动一个相机视野的范围；则从动轮旋转一周所需要的时间与皮带线移动一个视野距离所用的时间相同，为t₂＝t₁＝H/v。

实施例二：

图2为本发明实施例所述的多光谱相机参数的计算装置的框架图。

如图2所示，本发明实施例还提供一种多光谱相机参数的计算装置，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，包括数据获取模块10、第一计算模块20和第二计算模块30；

数据获取模块10，用于获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

第一计算模块20，用于根据相机的第一滤光片数量、视野数据、帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；

第二计算模块30，用于根据相机皮带的线速度、视野数据、帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

需要说明的是，实施例二中装置的模块与实施例一中方法的步骤是一一对应设置的，方法中的步骤内容已在实施例一中一一阐述了，因此在实施例二装置中模块的内容不再一一描述。

实施例三：

本发明实施例还提供一种多光谱相机，包括上述的多光谱相机参数的计算装置。

实施例四：

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的多光谱相机参数的计算方法。

实施例五：

本发明实施例还提供一种终端设备，其特征在于，包括处理器以及存储器：

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的多光谱相机参数的计算方法。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在设备中的执行过程。

终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是计算机设备的内部存储单元，例如计算机设备的硬盘或内存。存储器也可以是计算机设备的外部存储设备，例如计算机设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及计算机设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、方法和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，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 (8)

1.一种多光谱相机参数的计算方法，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，其特征在于，包括以下步骤：

S1.获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

S2.根据相机的第一滤光片数量、所述视野数据、所述帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；或

S3.根据相机皮带的线速度、所述视野数据、所述帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

2.根据权利要求1所述的多光谱相机参数的计算方法，其特征在于，还包括：根据相机皮带的线速度和所述相机的第二滤光片数量，获得间歇机构中的主动轮旋转一周的时间。

3.根据权利要求1所述的多光谱相机参数的计算方法，其特征在于，还包括：相机拍摄一张图像的时间小于相机间歇机构间歇的时间；

所述相机间歇机构间歇的时间为间歇机构中从动轮的间歇时间。

4.根据权利要求1所述的多光谱相机参数的计算方法，其特征在于，还包括：根据相机皮带的线速度和所述视野数据获得相机皮带线移动一个视野的距离所用的时间。

5.一种多光谱相机参数的计算装置，应用于间歇机构滤光片的多光谱相机上，其特征在于，包括数据获取模块、第一计算模块和第二计算模块；

所述数据获取模块，用于获取相机皮带线运动方向的视野数据和帧率；

所述第一计算模块，用于根据相机的第一滤光片数量、所述视野数据、所述帧率以及皮带的最大线速度的计算公式，得到相机皮带的最大线速度；或

所述第二计算模块，用于根据相机皮带的线速度、所述视野数据、所述帧率计算相机容纳最多的第二滤光片数量；

其中，皮带的最大线速度v_max的计算公式为：

相机容纳最多的第二滤光片数量的计算公式为：

式中，H为相机皮带线运动方向的视野数据，f为相机的帧率，k为相机的第一滤光片数量，k'为相机容纳最多的第二滤光片数量，f为相机的帧率，v为相机皮带的线速度。

6.一种多光谱相机，其特征在于，包括如权利要求5所述的多光谱相机参数的计算装置。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的多光谱相机参数的计算方法。

8.一种终端设备，其特征在于，包括处理器以及存储器：

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求1-4任意一项所述的多光谱相机参数的计算方法。