一种滑坡地物多波段特征采集系统

本实用新型属于数字图像信号采集技术领域，具体涉及一种滑坡地物多波段特征采集系统。

背景技术：

滑坡灾害是所有地质灾害中最为常见的恶性灾害之一，具有分布范围广、影响大、破坏性强等特点，给人民群众生命财产安全带来极大威胁。对滑坡目标多维多谱特征的采集和深入分析研究，将有助于提取其典型识别特征，揭示其演变规律，为滑坡灾情自动识别和精确提取奠定基础，在防灾减灾和救援决策方面都有着重要的研究价值。

滑坡地物多维多谱特征提取与建模需要提取从多个谱段采集其空间形状、辐射亮度及演变规律等特征信息，目前现有的特征采集装置结构复杂，体积庞大笨重，不利于野外携带。

技术实现要素：

针对背景技术中所涉及到的缺陷，本实用新型提供了一种滑坡地物多波段特征采集系统，以解决现有的滑坡地物特征采集装置结构复杂，体积庞大笨重，不利于野外携带作业等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种滑坡地物多波段特征采集系统，包括：多波段图像采集模块、数据采集模块、数据存储模块和电源模块。

其中，多波段图像采集模块与数据采集模块的输入通道电连接，用于获取滑坡地物的近紫外光波段、可见光波段和红外光波段的至少两种波段的图像。

数据采集模块与多波段图像采集模块和数据存储模块电连接，用于将多波段图像采集模块获取的图像转换为数字格式并存储到数据存储模块。

电源模块与多波段图像采集模块和数据采集模块电连接并提供电源。

进一步地，多波段图像采集模块包括至少一台第一摄像机、至少一台第二摄像机和至少一台第三摄像机；

其中，第一摄像机为近紫外摄像机；所述第二摄像机为可见光摄像机；所述第三摄像机为近红外摄像机。

优选地，第一摄像机为sonyxc-eu50型摄像机；第二摄像机为sonyxc-st70型摄像机；第三摄像机为sonyxc-ei50型摄像机。

进一步地，数据采集模块包括至少3个信号输入通道，分别与第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机电连接。

进一步地，数据采集模块包括fpga和晶振单元。

其中，晶振单元与fpga电连接，用于向所述fpga提供时钟信号。

fpga包括延迟锁相环单元、同步控制单元、缓存控制单元和缓存器；

延迟锁相环单元用于对晶振单元产生的时钟信号进行分频或倍频，产生从多波段图像采集模块接收信号的参考时钟；同步控制单元用于产生接收多波段图像采集模块的同步信号；缓存控制单元用于将接收到的所述同步信号传入缓存器；缓存器用于缓存所述同步信号。

优选地，晶振单元包括50mhz的晶体振荡器。

优选地，fpga为stm32f407zgt6型32位高性能微控制器。

优选地，数据存储模块为大容量快闪存储器。

优选地，电源模块为基于lm7805或lm7905的电源芯片。

进一步地，滑坡地物多波段特征采集系统还包括视频输出接口，用于连接上位机并向上位机输出实时视频信号。

本实用新型的一种滑坡地物多波段特征采集系统的有益效果如下：可同步采集滑坡目标区域近紫外、可见光、近红外波段的空间形状和亮度特征信息；且结构简单、重量轻、便于拆分携带，而且可以随损耗进行及时替换；组织方式自由，可以根据采集波段的需要增加对应波段的摄像机即可。

附图说明

图1是本实用新型的一种滑坡地物多波段特征采集系统的一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一种滑坡地物多波段特征采集系统的另一实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的一种滑坡地物多波段特征采集系统的数据采集模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

本实施例公开了一种滑坡地物多波段特征采集系统，其系统结构图如图1所示，包括：多波段图像采集模块1、数据采集模块2、数据存储模块3和电源模块4，通过多波段图像采集模块1在多个波段同步对滑坡目标区域进行成像，并利用数据采集模块2将获取的各波段辅摄亮度特征和空间形状特征信息以图像形式进行同步采集，并存储到数据存储模块3中，可快速、简便同步获取滑坡地物目标在多波段典型辐射亮度和空间形状特征，实现对滑坡灾害多维多谱特征提取。

本实用新型的多波段图像采集模块1与数据采集模块2的输入通道电连接，用于获取滑坡地物的近紫外光波段、可见光波段和红外光波段的至少两种波段的图像。

在另一个优选的实施例中，如图2所示，一种滑坡地物多波段特征采集系统包括：多波段图像采集模块1、数据采集模块2、数据存储模块3和电源模块4。数据采集模块2、数据存储模块3和电源模块4与实施例一相同，多波段图像采集模块1包括至少一台第一摄像机11、至少一台第二摄像机12和至少一台第三摄像机13，其中，第一摄像机11为近紫外摄像机；第二摄像机12为可见光摄像机；第三摄像机13为近红外摄像机。通过至少三台摄像机，可覆盖近紫外光波段、可见光波段和红外光波段的范围。

本实施例中，第一摄像机11选用sonyxc-eu50型摄像机，其成像波段可覆盖300～400nm；第二摄像机12选用sonyxc-st70型摄像机，其成像波段可覆盖400～760nm；第三摄像机13选用sonyxc-ei50型摄像机，其成像波段可覆盖760～870nm。从而可快速、简便同步获取滑坡地物目标在近紫外光波段、可见光波段和红外光波段内典型辐射亮度和空间形状特征。

对应地，数据采集模块2包括至少3个信号输入通道，分别与上述的第一摄像机11、第二摄像机12和第三摄像机13电连接，从而实现至少三个摄像机在三个通道获取信号。

同时，可对数据采集模块2的通道进一步扩展为4个信号输入通道，第1～3信号输入通道分别与上述的第一摄像机11、第二摄像机12和第三摄像机13电连接，第4通道可与中红外或远红外摄像机电连接，从而采集滑坡地物目标在近外光或远红外波段内典型辐射亮度和空间形状特征。

数据采集模块2的结构如图3所示，包括fpga21和晶振单元22。

其中，晶振单元22与fpga21电连接，用于向所述fpga21提供时钟信号，在一个优选实施例中，晶振单元22包括50mhz的晶体振荡器，可以满足fpga21的采样的需要。

本实施例中，数据采集模块2采用fpga芯片，集成程度高，能有效降低功耗和成本，且在功能扩展和升级、设计移植等方面具有明显的优势，可较好地满足滑坡地物多波段特征采集的需要。

如图2所示，现场可编程门阵列fpga21包括延迟锁相环单元201、同步控制单元202、缓存控制单元203和缓存器204。

延迟锁相环单元201用于对晶振单元22产生的时钟信号进行分频或倍频，产生从多波段图像采集模块1接收信号的参考时钟。

同步控制单元202用于产生接收多波段图像采集模块1的同步信号。尽管延迟锁相环单元201产生参考时钟，并提供给fpga21上的每一个io接口，指示每个io接口从多波段图像采集模块1接收信号，但是由于每个io接口线路长段等因素的差异，会导致每个io接口接收到的数据并不严格同步，因此本实施例通过同步控制单元202产生同步信号，以实现每个io接口数据接收严格同步。

缓存控制单元203用于将接收到的同步信号传入缓存器204，缓存器204用于缓存同步信号。

本实施例中，现场可编程门阵列fpga21采用st公司的stm32f407zgt6为核心的系统控制处理模块，stm32f407zgt6是意法半导体开发的一种90nm32位高性能微控制器，其内部集成了专用的dsp单元和adc，其dsp单元可进行高速的fft变换，其adc具有12位精度足以满足需求，且相比其他方案具有极高的性价比。

本实施例中，滑坡地物多波段特征采集系统的电源模块4与多波段图像采集模块1和数据采集模块2电连接并提供电源，在一个优选的实施例中，电源模块为基于lm7805或lm7905的电源芯片，意法半导体公司lm7805、lm7905系列三端稳压电路，由于内部电流的限制，以及过热保护和安全工作区的保护，使它基本不会损坏，能稳定输出+5v和-5v电压，可满足滑坡地物多波段特征采集系统的电源需求。

为了避免滑坡地物多波段特征采集系统失电后数据丢失，数据存储模块3选用大容量快闪存储器，该大容量快闪存储器与fpga21相连，fpga21自动将缓存器204缓存的同步信号保存到大容量快闪存储器中，以免数据丢失，提高了系统的稳定性。

此外，本实施例的滑坡地物多波段特征采集系统还包括视频输出接口，用于连接上位机并向上位机输出实时视频信号，以便于上位机实时监测滑坡地物多波段特征采集系统获得的图像信号。

工作原理：

在滑坡地物目标附近，展开滑坡地物多波段特征采集系统，将第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机架设在三脚架上，并对准滑坡地物目标；将第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的信号输出端口与数据采集模块的第一信号输入通道、第二信号输入通道、第三信号输入通道连接，数据采集模块自动获取三个信号输入通道的同步信号，并保存在大容量快闪存储器中。

综上所述，本实用新型提供了一种滑坡地物多波段特征采集系统，可同步采集滑坡目标区域近紫外、可见光、近红外波段的空间形状和亮度特征信息；且结构简单、重量轻、便于拆分携带，而且可以随损耗进行及时替换；组织方式自由，可以根据采集波段的需要增加对应波段的摄像机即可。

尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本实用新型的范围应当不限于上述实施例。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。