[發明專利]利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法

在審

• 申請號: 201611267053.5
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106596412A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李福生;高丹;韓秋漪;劉佳;張善端
• 申請（專利權）人: 上海復展智能科技股份有限公司;復旦大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

1.一種利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，具體步驟為：

（1）標準光源選擇：根據植物種類確定植物的特征波長，選擇相應的標準窄帶色光組合作為多光譜標準光源；

（2）植物光譜數據庫建立：用多光譜標準光源照射植物，采集不同種植物在葉片健康、染病、衰老不同生長狀況下的色坐標和反射光譜信息，求取平均色坐標和平均反射光譜，建立植物光譜數據庫；

（3）現場植物光譜采集：選擇無月光或者少月光的夜晚，控制無人機沿設定的航線和高度進行飛行和懸停，分別開啟不同顏色的窄帶光源，采用面陣CCD光譜成像儀對被測植物的葉片進行拍攝和信息存儲；

（4）光譜比對分析：將拍攝到的被測植物與植物數據庫中同種植物的葉片色坐標和反射光譜等信息進行比對，從色坐標和反射光譜多個方面分析被測葉片的生長狀況。

2.根據權利要求1所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述標準窄帶色光組合通常為RYGBW(紅黃綠藍白)多光譜組合，這些窄帶光源均為標準光源，且峰值波長等于植物的特征波長。

3.根據權利要求1所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述無人機設有控制系統，該控制系統包括導航裝置、定位裝置、時間采集裝置及電量檢測裝置；

所述導航裝置確定無人機的飛行方向和航線；

所述定位裝置確保無人機的定位懸停；

所述時間采集裝置用于計算拍攝時間及提示無人機的繼續飛行；

所述電量檢測裝置用于檢測無人機電量的使用情況，便于電池的及時更換。

4.根據權利要求3所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述電量檢測裝置配套有固定的更換電池充電樁；所述電池充電樁設于田地周圍、大棚內或植物工廠內周邊位置，存有無人機配套電池；當電量檢測裝置檢測到無人機電池電量低于10%時，無人機將自動檢測定位，飛至充電樁附近，自動更換配套電池。

5.根據權利要求1所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述面陣CCD光譜成像儀設有攝像鏡頭、光柵光譜儀、光敏元件及數據處理和存儲單元；

所述攝像鏡頭對植物葉片進行拍攝掃描；

所述光柵光譜儀和光敏元件負責采集處理圖像、色坐標和光譜等信息；

所述數據處理和存儲單元用于存儲植物葉片的圖像、色坐標和反射光譜等信息。

6.根據權利要求1所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述無人機攜帶面陣CCD光譜成像儀進行拍攝時，無人機按照規定高度沿直線飛行，便可拍攝出整個矩形掃描區域內對應的所有植物葉片的圖像、色坐標和反射光譜。

7.根據權利要求1所述的利用無人機攜帶多光譜光源進行植物生長監測的方法，其特征在于，所述多光譜光源和面陣CCD光譜成像儀均設置在無人機上，無人機、多光譜光源和面陣CCD光譜成像儀共同構成整個植物生長監測系統。