[發(fā)明專利]一種多光譜圖像采集方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310482357.3
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103575917A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫紅;吳倩;李民贊;鄭立華;鐘振江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N35/00
• 分類號: G01N35/00;G01N21/84
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機技術(shù)，具體涉及一種多光譜圖像采集方法和裝置。

背景技術(shù)

植株氮素營養(yǎng)診斷是確定作物營養(yǎng)狀況的重要依據(jù)。與傳統(tǒng)的破壞性植物營養(yǎng)診斷方法相比，應(yīng)用光譜分析和多光譜圖像技術(shù)進行作物營養(yǎng)監(jiān)測具有信息量大、無損、快速診斷、節(jié)約時間和人力等優(yōu)點，其檢測結(jié)果可為田間變量施肥與灌溉提供指導(dǎo)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是近年來GPS等技術(shù)的發(fā)展，給農(nóng)用低空遙感平臺的研究注入了新的活力。農(nóng)業(yè)低空遙感所使用的無人機平臺要求機載采集系統(tǒng)重量輕，功耗低；而且由于無作業(yè)人員操作，要求系統(tǒng)具備自動控制能力。

在以微型無人機為運載工具的低空遙感中，由于其載重量有限，傳感器的類型受到很大的限制，目前，低空遙感中作物的近地多光譜圖像主要通過多光譜相機獲得。多光譜相機將圖像采集和光譜技術(shù)有機結(jié)合，適用于基于光譜分析技術(shù)和圖像處理技術(shù)的農(nóng)作物營養(yǎng)監(jiān)測。

目前，多光譜相機主要通過手動操作拍攝圖像，或通過遠程的軟件設(shè)置定點拍攝。在大田條件下采集作物冠層圖像監(jiān)測作物營養(yǎng)狀況時，存在如下兩點問題：（1）針對大面積的作物長勢監(jiān)測，作物種植面積廣、監(jiān)測時間長、采樣點多，采用定點或單點拍攝效率較低，無法滿足應(yīng)用需要。（2）大田光照環(huán)境復(fù)雜，作物冠層反射光強隨太陽光照強度的波動而變化明顯，為拍攝到清晰的作物冠層多光譜圖像，操作者需要不斷調(diào)節(jié)各鏡頭光圈和曝光時間，并觀察監(jiān)視窗口圖像，肉眼判別圖像清晰時，進行操作拍攝圖像。這樣一方面，每一點拍攝圖像都單獨調(diào)節(jié)曝光費時費力，另一方面，外界光照強度和調(diào)節(jié)的變化情況也沒有定量的參數(shù)描述，不適于大田作物營養(yǎng)定量化監(jiān)測信息的高效獲取。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多光譜圖像采集方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)多光譜圖像的自動采集以及采集過程中相機參數(shù)的自動修正。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

提出了一種多光譜圖像采集方法，包括：

檢測多光譜相機是否位于采集區(qū)域，當(dāng)位于采集區(qū)域時，多光譜相機進入開啟狀態(tài)，獲取當(dāng)前光照強度值i，

當(dāng)i＞a時，根據(jù)曝光時間Ex(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，并采集圖像；

當(dāng)b＜i＜a時，根據(jù)曝光時間Ex(i)和增益值G(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，調(diào)整方式為Ex(i)P₀+G(i)P₁，并采集圖像；

當(dāng)i＜b時，根據(jù)曝光時間Ex(i)和增益值G(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，調(diào)整方式為Ex(i)P₂+G(i)P₃，并采集圖像；

修正參數(shù)P₀、P₁、P₂和P₃為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)，常數(shù)a和b為預(yù)先設(shè)置的表示光照強度臨界值。

其中，所述檢測多光譜相機是否位于采集區(qū)域包括：實時接收GPS定位信息確定多光譜相機所在位置，將實時獲取的多光譜相機所在位置與目標(biāo)地塊位置進行匹配，如果匹配成功，則確定多光譜相機位于采集區(qū)域。

較佳地，所述目標(biāo)地塊位置，進一步可以通過電子地圖設(shè)定或手動輸入坐標(biāo)設(shè)定。

較佳地，當(dāng)未設(shè)定所述目標(biāo)地塊經(jīng)緯度坐標(biāo)時，采用遠程控制的方法決定多光譜相機的采集區(qū)域。

其中，所述采集圖像包括得到采集區(qū)域的可見光和近紅外波段兩幅圖像，且可見光B、G、R和近紅外NIR共4個波段范圍的圖像位置信息精確一致。

提出了一種多光譜圖像采集裝置，包括：

采集區(qū)域檢測控制模塊，用于檢測多光譜相機是否位于采集區(qū)域，當(dāng)位于采集區(qū)域時，多光譜相機進入開啟狀態(tài)；

圖像采集模塊，獲取當(dāng)前光照強度值i，

當(dāng)i＞a時，根據(jù)曝光時間Ex(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，并采集圖像；

當(dāng)b＜i＜a時，根據(jù)曝光時間Ex(i)和增益值G(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，調(diào)整方式為Ex(i)P₀+G(i)P₁，并采集圖像；

當(dāng)i＜b時，根據(jù)曝光時間Ex(i)和增益值G(i)調(diào)整多光譜相機的曝光量，調(diào)整方式為Ex(i)P₂+G(i)P₃，并采集圖像；

修正參數(shù)P₀、P₁、P₂和P₃為預(yù)先設(shè)置的常數(shù)，常數(shù)a和b為預(yù)先設(shè)置的表示光照強度臨界值。

其中，所述采集區(qū)域檢測控制模塊，進一步包括：