一种减少航拍高光谱成像像移的方法

本发明涉及高光谱成像，尤其是一种减少航拍高光谱成像像移的方法。

背景技术：

1、高光谱成像仪从硬件上结合了相机和光谱仪，能够同时获得物体的照片以及内部光谱信息。所述照片是指物体表面的图像信息，属于可见光频率范围，所述内部光谱是指物体内部的发出的光谱，其波长通常大于可见光，例如红外等。高光谱成像仪能够同时支持至少上百的波段数量，相比传统的多光谱成像仪其支持的波段数量显著增加，能同时获得物体更多波段上的光谱信息。

2、目前，有高光谱成像仪被用于航拍，以获得地面植被以及土壤矿石水质等光谱信息，由于飞行器距离地面比较高，因此对于光谱成像的分辨率要求比较高。高光谱成像仪需要支持的波段数量很多，需要一定的进光亮和曝光时间，由于航拍时光谱成像仪是移动的，曝光时间长的话像移将会很严重，如何满足曝光时间同时减少像移是一个重要问题。

技术实现思路

1、本发明主要解决的问题是，如何满足航拍高光谱成像曝光时间同时减少像移。

2、一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，包括如下步骤：

3、a. 将n个高光谱成像仪纵向排列并安装在飞行器的下方，所述n≥2，所述排列方向与飞行器的前后方向平行；

4、b. 将所述n个高光谱成像仪的曝光时间均设置为标准值的1/n，所述标准值是高光谱成像仪单独使用时所需曝光时间，所述n个高光谱成像仪具备相同的感光传感器，成像的波段相同，为同一规格产品；

5、c. 所述高光谱成像仪之间的距离是一定的，每次航拍时，所述飞行器控制所述高光谱成像仪的拍摄时间，按照一定的时间间隔从前到后先后拍摄，保证各高光谱成像仪拍摄的是同一片地面区域，其中，所述时间间隔根据所述高光谱成像仪之间的距离和当时航速共同确定，所述航速由飞行器提供。

6、有益效果是，由于所述高光谱成像仪按照一定的时间间隔从前到后先后拍摄，航拍时，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪刚好移动到前方高光谱成像仪位置，保证后方高光谱成像仪和前方高光谱成像仪拍摄的是同一片的地面区域，并且由于所述n个高光谱成像仪的规格参数相同，因此，其曝光时间相当于是可以叠加的，可以将各成像叠加融合，同时，将所述n个高光谱成像仪的曝光时间均设置为标准值的1/n，所述标准值是高光谱成像仪单独使用时所需曝光时间（现有技术高光谱成像仪单独使用时所需曝光时间），也即，本发明将单个高光谱成像仪曝光时间减少到目前的1/n，显著减少了曝光时间，减少了像移。所述n个高光谱成像仪，例如，具备两个高光谱成像仪，均负责拍摄400-1700nm波长范围内相同的各个波段，拍摄完成后将两者融合即可。按照百度百科的定义，飞行器是在大气层内或大气层外空间（太空）飞行的器械，本发明所述飞行器包括两类：航空器、航天器，其中，在大气层内飞行的称为航空器，如气球、飞艇、飞机（包括无人机）等；在太空飞行的称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等。

7、所述n=2或3。

8、有益效果是，也即所述高光谱成像仪的数量为2或3个，首先，2或3个高光谱成像仪能够达到本发明的效果，其次，超过3个时，由于航速可能有所不稳定，会导致前后高光谱成像仪的成像不能叠加。当然，如果能保持航速稳定，超过3个时效果可能会更好。

9、步骤c中，具体而言，各高光谱成像仪从前到后依次称为第1、第2…第n高光谱成像仪，所述n≥2，设第n高光谱成像仪与第1高光谱成像仪之间的距离为dn，所述时间间隔内航速为v，则第n高光谱成像仪与第1高光谱成像仪之间的拍摄时间间隔是dn/v；航拍时，经过所述时间间隔后，所述第n高光谱成像仪移动到第1高光谱成像仪位置，保证第n高光谱成像仪和第1高光谱成像仪拍摄的是同一片地面区域。

10、在各个高光谱成像仪的拍摄期间，所述航速是保持一定的；如果所述航速发生变化，则此次拍摄作废。

11、有益效果是，只有当所述航速是保持一定的，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪才能刚好移动到前方高光谱成像仪位置，保证后方高光谱成像仪和前方高光谱成像仪拍摄的是同一片地面区域。

12、所述各个高光谱成像仪拍摄的均是照片，并且其视场角均相同。

13、有益效果是，如果所述高光谱成像仪拍摄的是视频，由于所述航度很难长时间保持一致，在航速变化的前提下，即使调整所述时间间隔也很难保证其成像与地面上的各个点是匹配的，拍摄的是照片就能避免这个问题，只要在拍摄照片期间，航速保持一定就行，这是很容易实现的，同时，拍摄高清照片也足够满足使用需求。各个高光谱成像仪的曝光时间、视场角均相同，因此其曝光的是同一片地面区域，能进一步保证其拍摄的是同一片地面区域。

14、所述各个高光谱成像仪均固定安装在飞行器之下，其拍摄方向相互平行，且朝向飞行器下方；飞行器航行时，所述各个高光谱成像仪的朝向保持与航行方向相互垂直。

15、有益效果是，只有当所述各个高光谱成像仪的朝向保持与航行方向相互垂直，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪才能刚好移动到前方高光谱成像仪位置，保证后方高光谱成像仪和前方高光谱成像仪拍摄的是同一片的地面区域。

16、所述高光谱成像仪之间的距离是指高光谱成像仪视轴之间的水平距离。

17、有益效果是，高光谱成像仪视轴是高光谱成像仪光学结构的中心轴，这样，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪与前方高光谱成像仪视轴刚好重合，后方高光谱成像仪才能刚好移动到前方高光谱成像仪位置。

18、还包括水平倾角传感器，所述飞行器水平放置时，所述水平倾角传感器水平安装在所述飞行器下，在所述时间间隔内，所述飞行器保持一定角度航行，使得所述水平倾角传感器测得的角度保持不变；如果所述水平倾角传感器测到的角度发生变化，也即所述飞行器航行角度发生变化，则所述拍摄数据作废。

19、有益效果是，所述水平倾角传感器能够保证所述时间间隔内飞行器保持一定角度航行，也就是水平直线航行或者以固定的倾角直线航行，也就是各高光谱成像仪之间的连线平行于航行方向，这样，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪才能刚好移动到前方高光谱成像仪位置，保证后方高光谱成像仪和前方高光谱成像仪拍摄的是同一片的地面区域。

20、所述水平倾角传感器为双轴传感器，其一轴平行于飞行器航行方向，测量飞行器航行的俯仰角度，另一轴垂直于飞行器航行方向，测量飞行器航行的左右倾斜角度；在所述时间间隔内，如果所述双轴传感器测得的任何一个角度发生变化，则所述拍摄数据作废。

21、有益效果是，当所述水平倾角传感器任何一个角度发生变化，经过所述时间间隔后，后方高光谱成像仪的朝向会发生变化，不能刚好移动到前方高光谱成像仪位置，不能保证后方高光谱成像仪和前方高光谱成像仪拍摄的是同一片的地面区域，因此，此次拍摄必须作废，保持飞行器直线恒速航行再继续拍摄。

技术特征：

1.一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，所述n=2或3。

3.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，步骤c中，具体而言，各高光谱成像仪从前到后依次称为第1、第2…第n高光谱成像仪，所述n≥2，设第n高光谱成像仪与第1高光谱成像仪之间的距离为dn，所述时间间隔内航速为v，则第n高光谱成像仪与第1高光谱成像仪之间的拍摄时间间隔是dn/v；航拍时，经过所述时间间隔后，所述第n高光谱成像仪移动到第1高光谱成像仪位置，保证第n高光谱成像仪和第1高光谱成像仪拍摄的是同一片地面区域。

4.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，在各个高光谱成像仪的拍摄期间，所述航速是保持一定的；如果所述航速发生变化，则此次拍摄作废。

5.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，所述各个高光谱成像仪拍摄的均是照片，并且其视场角均相同。

6.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，所述各个高光谱成像仪均固定安装在飞行器之下，其拍摄方向相互平行，且朝向飞行器下方；飞行器航行时，所述各个高光谱成像仪的朝向保持与航行方向相互垂直。

7.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，所述高光谱成像仪之间的距离是指高光谱成像仪视轴之间的水平距离。

8.根据权利要求1所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，还包括水平倾角传感器，所述飞行器水平放置时，所述水平倾角传感器水平安装在所述飞行器下，在所述时间间隔内，所述飞行器保持一定角度航行，使得所述水平倾角传感器测得的角度保持不变；如果所述水平倾角传感器测到的角度发生变化，也即所述飞行器航行角度发生变化，则所述拍摄数据作废。

9.根据权利要求8所述的一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，所述水平倾角传感器为双轴传感器，其一轴平行于飞行器航行方向，测量飞行器航行的俯仰角度，另一轴垂直于飞行器航行方向，测量飞行器航行的左右倾斜角度；在所述时间间隔内，如果所述双轴传感器测得的任何一个角度发生变化，则所述拍摄数据作废。

技术总结
本发明主要解决的问题是，如何满足航拍高光谱成像曝光时间同时减少像移。一种减少航拍高光谱成像像移的方法，其特征为，包括如下步骤：a.将n个高光谱成像仪纵向排列并安装在飞行器的下方，所述n≥2，所述排列方向与飞行器的前后方向平行；b.将所述n个高光谱成像仪的曝光时间均设置为标准值的1/n；c.每次航拍时，所述飞行器控制所述高光谱成像仪的拍摄时间，按照一定的时间间隔从前到后先后拍摄，保证各高光谱成像仪拍摄的是同一片地面区域。有益效果是，由于所述n个高光谱成像仪的规格参数相同，因此，其曝光时间相当于是可以叠加的，将单个高光谱成像仪曝光时间减少到目前的1/n，显著减少了曝光时间，减少了像移。

技术研发人员：杨文涛,陈铁桥,李思远,黄岳钧,刘佳,王星,单良
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6