[發明專利]無人機快拍式高光譜遙感系統及一致性輻射校正方法

在審

• 申請號: 201710273395.6
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107402069A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 何勇;殷文鑫;岑海燕;劉飛;萬亮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;H04N5/232
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 何彬

技術領域

本發明涉及無人機低空遙感技術領域，尤其是涉及一種帶一致性輻射校正的無人機快拍式高光譜遙感系統及一致性輻射校正方法。

背景技術

無人機遙感憑借結構簡單、成本低、靈活性高、圖像時空分辨率高等優點，正逐步成為衛星遙感、有人機遙感和地面遙感的有效補充手段。

高光譜遙感技術能同時獲取研究對象的光譜信息和空間信息，并能在更大范圍獲取研究對象的內外部信息，以更全面地對研究對象進行分析，是近代遙感的骨干技術，具有信息量大，探測敏感度高，探測內容豐富等優點，并能探測目標區域的微弱或隱性成分的蹤跡。但目前應用于無人機低空遙感的高光譜成像系統均采用推掃式成像光譜儀，不僅遙感圖像的質量受無人機飛行姿態的抖動影響較大，且不易于后期輻射校正。

此外，遙感側重于提取地理空間的輻射信息，能獲取地物各個波段反射率的真實度對后續遙感定量化研究至關重要。在實際的機載探測作業中，成像光譜儀收到的信號，主要是目標成分被陽光照射后輻射出的綜合信號。然而，當作為光源的陽光會受到氣候和時間的影響，產生強度和波長變化時，目標被照物的輻射光也會同步發生變化，因而導致探測數據的較大偏離，即，同一地物的遙感圖像會受傳感器標定、太陽方位角、大氣條件等因素影響，在不同成像時間、成像高度地物的反射光譜存在差異，反映為圖像亮度值誤差，需經輻射校正以消除和減輕這種輻射失真，常用校正方法為單純增加參考板或外加獨立輻射計以獲取校正參照，雖然簡單，但存在校正精度差、自動化程度低及效率低等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種無人機快拍式高光譜遙感系統，在提高拍照穩定性的同時，便于后期輻射校正的處理；

本發明的另一目的是提供一種高光譜遙感圖像的一致性輻射校正方法，以獲取成像質量高的高光譜圖像。

為了實現上述目的，本發明提供的無人機快拍式高光譜遙感系統包括無人機、一致性輻射校正子系統及搭載在無人機上的自穩云臺與高光譜圖像采集裝置；高光譜圖像采集裝置包括搭載在自穩云臺上的快拍式全幅成像高光譜相機，一致性輻射校正子系統包括輻射校正靶標及搭載在所述無人機上的照度計與GPS。

通過設置自穩云臺，為快拍式全幅成像高光譜相機的拍攝過程提供穩定支撐，以提高拍照質量；采用快拍式全幅成像高光譜相機進行拍攝，可便于后續輻射校正處理；通過設置一致性輻射校正子系統，其包括用于間接獲得高光譜圖像各波段反射率的輻射校正靶標、用于輔助糾正不同時間下光照環境變化的照度計及用于獲取拍攝高光譜圖像時經緯度信息的GPS，以收集后期輻射校正所需數據，有效確保經后續輻射校正處理后，能獲得高質量的高光譜圖像。此外，使用全幅面陣成像方式獲取高光譜圖像，不僅成像速度快、質量好，且不易受無人機飛行姿態和云臺抖動的影響。

具體的方案為快拍式全幅成像高光譜相機包括圖像傳感器、濾光片及鏡頭，濾光片以像素為單位地鑲嵌在圖像傳感器上。有效實現不同波段圖像信息的采集。

更具體的方案為圖像傳感器包括由25個像素點構成5×5陣列式的像素點單元，像素點單元中像素點上所鑲嵌的濾光片的波段均不同。獲取的圖像由25波段組成，以很好地符合光譜分辨率和圖像分辨率的共同要求。

另一個具體的方案為輻射校正靶標包括基板及涂布在基板上的白色底漆層與涂布在白色底漆層上的漫反射面漆層；輻射校正靶標的數量為四塊，第一塊上漫反射面漆層為黑面漆層且其反射率為10％，第二塊上的漫反射面漆層為深灰面漆層且其反射率為30％，第三塊上的漫反射面漆層為灰面漆層且其反射率為50％，第四塊上的漫反射面漆層為淺灰面漆層且其反射率為65％。通過獲取多塊不同反射率靶標上的反射率與對應波段DN，以擬合出每個波段下的輻射校正參數，有利于提高擬合結果的正確性。

優選的方案為自穩云臺包括安裝座、陀螺儀傳感器及驅動快拍式全幅成像高光譜相機分別繞三個相互正交的軸轉動的致動單元；安裝座與無人機固定連接，致動單元固設在安裝座上，陀螺儀傳感器與快拍式全幅成像高光譜相機同步運動地固設在致動單元上。