一种低空微型无人机载多光谱成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种低空微型无人机载多光谱成像系统，包括旋翼式无人飞机和多通道光谱成像系统，旋翼式无人飞机的旋翼通过支架安装于机身的四周，多通道光谱成像系统通过挂载器搭载于机身的下方；多通道光谱成像系统包括对目标进行多光谱通道同时成像的多通道传感器子系统和用于储存、记录、处理、分析数据的多通道图像采集记录子系统；在多通道图像采集记录子系统的控制下，多通道传感系统一次可以采集多个不同波长的二维空间图像数据，形成三维图像数据立方体，获得的光谱图像易于校准，减少了对搭载平台稳定性及高精度惯性导航系统的要求；多光谱成像系统光谱通道可调整，可根据需要设定特殊的光谱中心波长和带宽。
【专利说明】一种低空微型无人机载多光谱成像系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种低空微型无人机载多光谱成像系统，属于无人机载光谱成像【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在农业资源调查监测，自然灾害及病虫害监测，作物种植面积及产量、长势监测，以及农业环境检测管理等领域研究中，传统的光谱成像分析仪器不但价格昂贵、体积庞大，并且需要专业技术人员操作，检测费用也比较昂贵，不适宜大规模的监测工作。而航空遥感技术如航拍技术，具有极强的机动性、灵活性和实用性，价格比较低廉，可以便捷的进行各种监测工作。但是航拍技术等传统的航空遥感技术只能拍摄监测目标的表观特征如海水的深浅、病虫害是否发生等，即使采集到航拍图片，靠肉眼也很难分清楚污染情况或者病虫害情况。
[0003]而将光谱成像技术应用于航空遥感领域，通过光谱成像遥感系统，可以准确的拍摄污染或病害发生区域，还能对污染范围和污染情况进行动态的检测。目前的航空遥感光谱成像系统主要以有人机载平台为主，但是天气因素对有人飞机的起落及飞行影响很大，对于外界环境条件的高要求限制了有人机载光谱成像技术的应用。
[0004]对无人机载平台的载重量、稳定性以及姿态测量系统精度等要求较高，目前国内应用于无人机载平台的光谱成像系统比较少，主要是固定翼无人飞机，这种固定翼无人机载起飞和降落需要特制的助飞结构，起收过程十分麻烦。而旋翼无人机，有的体积、重量较大；有的价格比较昂贵，有的虽然体型小、载重轻，但是飞行的平稳性和易操作性极差，成像不准确，不易校准。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种低空微型无人机载多光谱成像系统，以微型旋翼式无人飞机为机载平台、搭载多通道光谱成像系统形成微型无人机载多光谱成像系统；本系统具有微型化、轻量化的特点，多通道光谱成像系统本身重量小于IKG ;光谱通道可以进行调整，根据需要设定特殊光谱中心波长和带宽，一次拍摄成像可以获得高分辨率的光谱图像数据立方体；本系统成本低，成像准确，飞行稳定，可以随时进行自然灾害、工农业资源调查及环境监测等遥感工作。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型是通过下述技术方案实现的:
[0007]一种低空微型无人机载多光谱成像系统，其特征在于，包括旋翼式无人飞机和多通道光谱成像系统，所述的多通道光谱成像系统包括对目标进行多光谱通道同时成像的多通道传感器子系统和用于储存、记录、处理、分析数据的多通道图像采集记录子系统；在多通道图像采集记录子系统的控制下，多通道传感系统一次可以采集多个不同波长的二维空间图像数据，形成三维图像数据立方体，根据处理和分析后输出的图像信息可以进行自然灾害、工农业资源调查和环境监测等工作的指导。
[0008]上述的低空微型无人机载多光谱成像系统，旋翼式无人飞机包括机身和旋翼，旋翼通过支架安装于机身的四周，多通道光谱成像系统通过挂载器搭载于机身的下方；所述的旋翼为4-8组。
[0009]上述的多通道传感子系统包括多个相同的百万像素CMOS传感器、多个相同的镜头和多个不同波长的窄带滤光片，一次可以采集多个不同波长的二维空间图像数据，形成三维图像数据立方体。
[0010]上述的多个CMOS传感器位于同一电路板上，多个相同的镜头安装在此电路板上、并且置于CMOS传感器的前端，每个镜头前端安装不同波长的窄带滤光片。
[0011]上述的多通道图像采集记录子系统包括用来同步控制传感器的ARM处理器和用来实时储存传感数据的FPGA系统，所述的FPGA系统包括用来快速缓存数据的SRAM和用来实时储存数据的FLASH。
[0012]本实用新型无人机载多光谱成像系统，采用微型无人机作为搭载平台，微型无人机体积小，重量2.5Kg，多通道光谱成像系统载荷小于lKg，环境适应能力强，可随时进行遥感探测；多光谱成像系统采用画幅式成像技术，一次成像即可获得高分辨率光谱图像数据立方体，减少了对搭载平台稳定性及高精度惯性导航系统的要求；多光谱成像系统光谱通道可调整，可根据需要设定特殊的光谱中心波长和带宽，获得的光谱图像易于校准。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1:本实用新型低空微型无人机载多光谱成像系统整体结构示意图；
[0014]图2:本实用新型CMOS传感器和镜头的安装示意图；
[0015]其中:1、旋翼，2、支架，3、机身，4、挂载器，5、多通道传感器子系统，6、多通道图像采集记录子系统，7、CMOS传感器，8、镜头，9、电路板。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型装置进行详细的描述。
[0017]如图1所示，一种低空微型无人机载多光谱成像系统，包括旋翼式无人飞机和多通道光谱成像系统，其中，成像系统总重量小于3.5Kg，飞行高度达500m，飞行时间大于0.5h，旋翼式无人飞机的重量为2.5KG。旋翼式无人飞机的旋翼I通过支架2安装于机身3的四周，多通道光谱成像系统通过挂载器4搭载于机身的下方，旋翼为4-8组，优选为4组但不限于4组；机身3中具有旋翼驱动控制器，包括无线收发模块和惯性导航系统，无线收发模块用来接受远程遥控指令，控制旋翼式无人机飞行状态，惯性导航系统用于给多通道光谱成像系统提供GPS及无人机姿态信息，以便后期图像校准及处理。多通道光谱成像系统包括多通道传感器子系统5和多通道图像采集记录子系统6，多通道传感器子系统对目标进行多光谱通道同时成像，多通道图像采集记录子系统用于储存、记录、处理、分析数据。
[0018]多通道传感子系统5包括多个相同的百万像素CMOS传感器7、镜头8和多个不同波长的窄带滤光片，多个CMOS传感器7位于同一电路板9上,多个相同的镜头安装在此电路板上、并且置于CMOS传感器的前端，每个镜头前端安装不同波长的窄带滤光片；多通道传感子系统一次可以采集多个不同波长的二维空间图像数据，形成三维图像数据立方体。
[0019]多通道图像采集记录子系统6包括用来同步控制传感器的ARM处理器和用来实时储存传感数据的FPGA系统，ARM处理器可以采用意法半导体的STM32F407，但并不限于STM32F407 ；FPGA系统包括用来快速缓存数据的SRAM和用来实时储存数据的FLASH，FPGA米用XILINX的spartan6,但并不不限于spartan6。
[0020]在多通道图像采集记录子系统的控制下，多通道传感系统一次可以采集多个不同波长的二维空间图像数据，形成三维图像数据立方体，根据处理和分析后输出的图像信息可以进行自然灾害、工农业资源调查和环境监测等工作的指导。本实用新型无人机载多光谱成像系统，体积小、重量轻、多通道光谱成像系统自身重量小于lKg，环境适应能力强，可随时进行遥感探测；多光谱成像系统一次成像即可获得高分辨率光谱图像数据立方体，获得的光谱图像易于校准，减少了对搭载平台稳定性及高精度惯性导航系统的要求；多光谱成像系统光谱通道可调整，可根据需要设定特殊的光谱中心波长和带宽。
【权利要求】
1.一种低空微型无人机载多光谱成像系统，包括旋翼式无人飞机和多通道光谱成像系统，多通道光谱成像系统包括多通道传感器子系统(5)和多通道图像采集记录子系统(6)，其特征在于，所述的旋翼式无人飞机包括机身(3)和旋翼(I)，4-8组旋翼(I)通过支架(2)安装于机身(3)的四周，多通道光谱成像系统通过挂载器(4)搭载于机身的下方；所述的多通道传感子系统(5)包括多个相同的百万像素CMOS传感器(7)、多个相同的镜头(8)和多个不同波长的窄带滤光片。
2.根据权利要求1所述的低空微型无人机载多光谱成像系统，其特征在于，所述的多个CMOS传感器(7)位于同一电路板(9)上，多个相同的镜头⑶安装在此电路板上、并且置于CMOS传感器的前端，每个镜头前端安装不同波长的窄带滤光片。
3.根据权利要求1所述的低空微型无人机载多光谱成像系统，其特征在于，所述的多通道图像采集记录子系统(6)包括ARM处理器和FPGA系统，所述的FPGA系统包括用来快速缓存数据的SRAM和用来实时储存数据的FLASH。
【文档编号】G01J3/28GK204154389SQ201420569492
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】王新全, 潘冬宁, 齐敏珺, 夏玮玮, 杨柳 申请人:青岛市光电工程技术研究院