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无人机机载窄带宽多光谱相机阵列系统

行业分类:智能装备地区:0联系人:周源

融资: 面议    

无人机具有机动、快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点,是一种理想的飞行平台,但在多/高光谱遥感对地观测网络中,无人机机载遥感传感器,尤其是具备高光谱分辨率的无人机机...

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无人机具有机动、快速、使用成本低、维护操作简单等技术特点,是一种理想的飞行平台,但在多/高光谱遥感对地观测网络中,无人机机载遥感传感器,尤其是具备高光谱分辨率的无人机机载成像系统仍然属于缺失的一环。目前,市场中缺乏成熟的无人机机载遥感成像系统。大多数无人机机载多/高光谱遥感传感器产品仍处于研发阶段,仅能用于科学实验研究。其普遍存在像幅偏小、曝光时间过长、续航时间不足等问题,难以支持大尺度的遥感产品生产。如日本Hokkaido Satellite Co.,Ltd最新研发的HSC型系列传感器最短曝光时间长达0.46秒,这将导致其在高速飞行时影像产生严重象移;Headwall与莱卡合作研发的Nano-Hyperspec VNIR传感器具备在400nm至1000nm光谱范围获取270个波段的能力,但其分辨率仅为640x480,象元大小为7 μm,传感器像幅过小;而多数可应用于生产实践中的无人机机载成像传感器,如UltraCamD、DMC系统仅能搭载一个近红外波段,其应用领域更偏重于测图测绘,难以满足遥感应用中高光谱分辨率、多波段组合的需求。无人机机载窄带宽多光谱相机阵列系统是自主研发(已申请发明专利一项,发明专利号:201620217349.5)的高光谱分辨率、高空间分辨率多波段无人机载遥感成像系统。该系统具备高空间分辨率、高光谱分辨率、大画幅、高速曝光等特点,能有效形成满足大范围多类遥感产品的生产能力。该系统采用大画幅CMOS传感器,在400nm至1000nm光谱范围内具备稳定高效的量子效率,是保证成像系统高空间分辨率与高光谱分辨率的基础。多光谱成像系统结构采用多传感器搭配多滤镜结构,制造成本低,便于小型化、轻量化。整个传感器系统可根据应用目的、任务量等因素,灵活调整搭载传感器的数量以及观测波段位置,可同时记录400nm至1000nm 光谱范围内3至8个不同波段影像,每个波段影像光谱分辨率高达10nm,地物分辨率最高可达1cm/pixel。与国际同类型传感器参数相比,该系统的成像画幅提高了10倍,空间分辨率提高了15倍,光谱分辨率提高了3倍。结合无人机机载窄带宽多光谱相机阵列系统采用的光学结构以及传感器特性,配套研发了针对该多光谱遥感传感器的精细化辐射校正模型,并建立了传感器靶面在不同参数下响应灰度值与实际地物辐亮度值的查找表。在此基础上可对传感器进行快速检校与去噪,有效抑制镜头造成的渐晕效应,减少靶面感光时产生的暗像元、白像元,去除椒盐噪声、白噪声,建立靶面量子效应与地物辐亮度之间转化的精准模型。凭借该系统出色的遥感观测性能,以及成熟的配套遥感数据处理技术,该系统可在城市监测中诸多领域,如水环境的重点污染源、水质参数、饮用水源地安全等监测领域;生态环境的生物多样性、土壤污染、生物/生化量、固碳含量等监测领域;以及多/高光谱遥感卫星定标、突发事件与灾害监测等各类遥感应用领域发挥巨大作用。项目的技术创新点:1) 核心部件取自普通民用相机,大幅降低无人机机载多光谱相机制造成本;普通民用相机成像传感器画幅较大,可减少多光谱测量作业时地面控制点数量,降低外业作业成本;2) 根据无人机机载平台条件以及观测目的不同,可方便灵活地改变单通道成像单元的数量,以及更换的各通道的中心波长。3) 可用主成像单元进行整体测区影像拼接,单通道影像向主成像单元配准的方式,使用现有无人机摄影测量软件平台即可得到整个测区的多光谱信息,进一步降低无人机多光谱遥感观测软件开发成本。应用该技术已解决的问题: 无人机机载窄带宽多光谱相机阵列系统大画幅、高空间分辨率、高光谱分辨率等特点与无人机观测平台机动、灵活等特点相结合,可用于生产多种空间观测产品。该系统即可依托现有的无人机测绘硬件与软件接口,获取传统的无人机测绘成果,又可以获取高空间分辨率的窄带宽单波段正射影像;更可以发挥高空间分辨率和高光谱分辨率的优势,生产同时具备高空间精度与光谱精度的地物生/物/化参数制图、以及叶面积指数图,是农作物光合作用、呼吸作用、植被蒸腾、碳循环、降雨截留、植被覆盖度、净初等生产力等生长状态的最佳指示因子。该类数据是喷洒农药、施肥、灌溉的最可靠依据;利用无人机平台进行大范围高重复率观测,更可以得到地物三维空间的生/物/化模型参数。