無人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)GaiaSky mini3-VN 適配大疆 M300 RTK。采用自有的內(nèi)置掃描 系統(tǒng)和基于大疆 Payload SDK 開發(fā)的專用三軸增穩(wěn)云臺系統(tǒng),成功克服了無人機(jī)系統(tǒng)搭載高光譜相機(jī) 時,由于無人機(jī)系統(tǒng)的自身震動,以及飛行過程中由于飛機(jī)偏航、俯仰和翻滾所造成的成像質(zhì)量扭曲變形的問題。在獲取研究對象的影像的同時獲得每個像元的光譜分布,定量分析地球表面生物物 理化學(xué)過程和參數(shù),為無人機(jī)載高光譜成像技術(shù)在目標(biāo)識別、wei裝與反wei裝軍事領(lǐng)域,地面物體與 水體遙測、現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)等生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
無人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)GaiaSky mini3-VN 系統(tǒng)特點(diǎn):
1、適配大疆 M300 RTK 無人機(jī)
2、采用懸停拍攝方式,搭配基于大疆 Payload SDK 開發(fā)的專用三軸增穩(wěn)云臺系統(tǒng),圖像清晰無變形
3、飛機(jī)、云臺、成像儀均單一接口連接,即插即用,操作方便,可實(shí)現(xiàn)單人操作
4、可規(guī)劃航點(diǎn)航線(內(nèi)置推掃模式)和航帶航線(隨無人機(jī)飛行推掃模式)。全程自動飛行采集數(shù) 據(jù)。
5、高光譜鏡頭實(shí)現(xiàn)真正的所見即所得,數(shù)據(jù)采集過程實(shí)時顯示,輔助真彩色攝像頭監(jiān)控拍攝區(qū)域, 并同時保存高清圖片。
6、數(shù)據(jù)預(yù)覽及矯正功能:輻射度校正、反射率校正、區(qū)域校正支持批處理
7、實(shí)時常用植被指數(shù)計(jì)算功能:歸一化植被指數(shù)(NDVI)、比值植被指數(shù)(RVI)、增強(qiáng)植被指數(shù) (EVI)、大氣阻抗植被指數(shù)(ARVI)、改進(jìn)紅邊比值植被指數(shù)(mSR 705)、、Vogelmann 紅邊指數(shù)2 測 (VOG)、光化學(xué)植被指數(shù)(PRI)、結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)(SIPI)、歸一化氮指數(shù)(NDNI)、類胡蘿卜素反 射指數(shù) 1(CRI1)、類胡蘿卜素反射指數(shù) 2(CRI2)、花青素反射指數(shù) 1(ARI1)、花青素反射指數(shù) 2(ARI2)、水波段指數(shù)(WBI)、歸一化水指數(shù)(NDWI)、水分脅迫指數(shù)(MSI)、歸一化紅外指數(shù)(NDII)、 歸一化木質(zhì)素指數(shù)(NDLI)、纖維素吸收指數(shù)(CAI)、植被衰減指數(shù)(PSRI)、調(diào)整土壤亮度的植被指數(shù) (SAVI)
8、支持自定義實(shí)時分析模型輸入功能,采集數(shù)據(jù)過程中實(shí)時得到結(jié)果并顯示、保存。
9、數(shù)據(jù)格式兼容 Evince、Envi 等第三方數(shù)據(jù)分析軟件
無人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)GaiaSky mini3-VN 配置及參數(shù):
光譜范圍:400-1000 nm
光譜分辨率:5±0.5 nm
采樣光譜分辨率:1.4nm
NCU:7 代 i5,8G 內(nèi)存,256G SSD
光譜通道數(shù):224;448
空間通道數(shù):1024(默認(rèn))
成像速度:4s/cube
連接方式:Gige
功率:45W
輔助相機(jī):500W 像素
數(shù)值孔徑:F/1.7
視場角:23°
成像方式:逐線推掃
總重量:1.1Kg
采集及處理軟件:SpecVIEW
采集功能:可靈活設(shè)置曝光、增益、速度,動態(tài)顯示實(shí)時高光譜圖像和高光譜曲線;具有輔助攝 像頭可做到所見即所得;具有自動曝光、自動速度匹配、自動數(shù)據(jù)保存等功能;支持任意三波段 合成實(shí)時顯示、圖像回傳;支持一鍵采集黑白幀和大面積定標(biāo)標(biāo)靶數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)保存格式通用 性廣,自帶常用的數(shù)據(jù)回看、校正功能,并有優(yōu)化過的快速校正以及特殊校正算法。
預(yù)處理功能:幾何校正、反射率校正、區(qū)域校正、輻射度校正等功能;無需第三方軟件可一鍵獲 取聚類分析、單波段、真假彩色、20 種以上植被指數(shù)(可自定義)、圖像三維裁剪、目標(biāo)光譜識 別等圖像,以上功能皆可實(shí)現(xiàn)無人值守批處理 。能自動使用 GPS 及慣導(dǎo)系統(tǒng)獲取的 GPS 信息和 飛行姿態(tài)數(shù)據(jù),對高光譜影像進(jìn)行自動幾何糾正,并能顯著消除由無人機(jī)等機(jī)載平臺運(yùn)動照成的 圖像扭曲,處理后的影像不應(yīng)存在明顯的條帶錯位現(xiàn)象;能對各糾正后的條帶數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的自動拼接,拼接結(jié)果不含明顯錯位現(xiàn)象;提供對所有波段進(jìn)行輻射度校準(zhǔn)的功能。
成像原理模擬:
應(yīng)用案例展示:
1. 農(nóng)作物快速識別分類
當(dāng)不止一種作物,快速分類識別就非常重要,因?yàn)椴煌魑?,肥料種類和用 量都不一樣,如 果只根據(jù)長勢圖施肥可能導(dǎo)致一些作物施肥過量而另一些施肥不足。無人機(jī)高光譜系統(tǒng)相比多光譜 系統(tǒng)有更多譜段和更高光譜分辨率,因而可以在不同波長段獲取不同作物的不同響應(yīng),進(jìn)而達(dá)到快 速有效識別。其識別率可高達(dá) 95%。
2.土壤含水量與土壤肥力分析
無人機(jī)高光譜系統(tǒng)可以在其高光譜圖像采集過程中獲得土壤水分含量,土壤 總肥力含量和有 機(jī)質(zhì)含量分布圖。根據(jù)土壤水分含量和土壤肥力分布圖,農(nóng)戶可以定量灌溉和施肥,從而解決開 支、避免環(huán)境污染。
3.樹種分類、監(jiān)測樹高
考慮到用戶科研數(shù)據(jù)的保密性,本研究僅用單景高光譜影像數(shù)據(jù)進(jìn)行不同樹 種的分類 識別,分類識別結(jié)果如下所示。為利用*佳指數(shù)法提取特征波段,并利用 see5.0 機(jī)器學(xué)習(xí) 規(guī)則軟件進(jìn)行樹種分類的效果圖,用戶可利用無人機(jī)高光譜 相機(jī)獲取的多組數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接, 然后再進(jìn)行樹種的分類,步驟和算法均是相同的。
拍攝不同高度的樹林高光譜數(shù)據(jù),利用 ENVI 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)算法學(xué)習(xí),評估監(jiān)測 時間段內(nèi)樹高 的變化。