[發明專利]一種果樹果品品質近地面遙感監測裝置和方法

在審

• 申請號: 202011444330.1
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112557325A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 羅華平;郭玲;吳明清;劉金秀;徐嘉翊;索玉婷
• 申請（專利權）人: 塔里木大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 趙浩竹

本發明公開了一種果樹果品近地面遙感監測裝置和方法，屬于快速無損檢測技術領域。本發明雙鏡頭組合多角度獲取圖像等效昆蟲復眼成像，多光譜相機和高光譜相機在軌道上水平和垂直方向移動獲得半球空間的多角度光譜圖像，偏振方向相互垂直兩相機同步采集，水平方向多光譜相機果樹冠層結構成像，垂直方向高光譜相機果品品質功能成像。通過多角度偏振定標和室內外多角度定量檢測模型傳遞方法，獲取果樹冠層空間結構和果品表面紋理多尺度空間分布特征，本實施例中使用的監測裝置由于有距離和角度方位預測功能，可以在遠距離獲得高精度光譜差異圖像。在高精度近地面遙感果樹果品品質方面有很重要的作用。

技術領域

本發明涉及快速無損檢測技術領域，具體涉及一種果樹果品品質近地面遙感監測裝置和方法。

背景技術

南疆林果業發展迅速，其中紅棗產業發展很快，近些年種植面積超過1500萬畝，產量快速提升，但快速無損品質檢測技術并沒有相應改變。南疆紅棗產業區域化、規模化，信息化快速健康發展，迫切需要發展大面積品質區域化快速檢測技術，本發明通過高精度近地面多角度定量檢測模型傳遞技術，解決大面積遙感果樹果品品質最后一公里的問題。

常規光譜無損檢測方法，采取多次采集取平均的方法，提高穩定性卻降低了精度。有些技術通過增加光源功率和個數獲得較高反射率，容易飽和或者無法分辨細節信息，甚至對新鮮果品造成一定熱損傷。

南疆紅棗成片規模化機械化種植，行間距和株間距相對固定，具有明顯的空間結構特征，通過仿生多角度偏振提取棗園空間冠層光譜結構特征，可開展戶外紅棗近地面快速品質檢測研究。

光學系統的分辨本領與其孔徑大小成正比，遠距離成像遙感為保證系統分辨率，需要使用大孔徑光學系統。由于光波的遠場夫瑯禾費傳播，等價于傅里葉變換。因此可借助于遠場傳播得到物體的傅里葉譜，而后在頻譜面上利用相機掃描，采集目標頻譜信息。該傅里葉疊層成像技術通過合成孔徑提高分辨率，即小孔徑相機合成等效大孔徑，通過增大孔徑提高成像分辨率。

本發明借鑒傅里葉疊層成像方法，計算成像方法改變相機方位對應頻譜，移動相機多角度拍照合成提高空間分辨率和光譜分辨率的方法。由于多尺度遙感平臺技術發展，高光譜相機、無人機，機載等光譜遙感平臺技術日漸成熟，在工農業領域得到廣泛應用。2018年5月9號，高分5號多角度偏振探測衛星成功發射，及后續高分系列遙感衛星成功發射，標志著多角度偏振衛星遙感技術時代到來。本發明提供的實施例方法適用于更遠距離1-5m尺度，建立高精度近地面多角度多尺度定量遙感模型，通過高精度近地面多角度定量檢測模型傳遞技術，解決大面積遙感果樹果品品質最后一公里的問題。為今后大面積衛星遙感奠定基礎。研究成果在南疆其他如香梨、蘋果特色果品領域，有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明提供一種果樹果品品質近地面遙感監測裝置和方法，可以解決現有技術中的上述問題。

本實施例首先提供了一種果樹果品品質近地面遙感監測裝置，包括：移動檢測平臺、無人機、高光譜相機、多光譜相機和控制器；不同反射率的定標板，super1520光譜儀，不同形狀和傾角的果樹模型組成的室內模擬定標場；

其中，所述高光譜相機和多光譜相機固定設置在所述移動檢測平臺上，所述移動檢測平臺、高光譜相機和多光譜相機分別與所述控制器連接，所述高光譜相機和多光譜相機的偏振方向垂直，配合定標板開展光譜與成像定量檢測。

優選的，所述移動檢測平臺的型號可以為中科院安徽光機所遙感室研制的野外高光譜BRDF測量儀檢測臺或大疆無人機飛行增穩平臺空中懸停多角度拍攝，通過多角度偏振圖像拼接，提高空間分辨率和光譜分辨率。

室內模擬定標場；不同形狀和傾角的果樹模型，通過標準板多角度方位輻射定標和偏振定標，開展果樹果品多角度隨機方位定量檢測。主要用于室內外模型傳遞，為低空遙感提供地面定量模型支持，實現戶外果樹果品品質近地面高精度定量遙感。