多光谱相机原理及组成 多光谱成像技术自从面世以来,便被应用于空间遥感领域。而随着搭载平台的小型化和野外应用的需求，光谱成像仪在农业、林业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越大。而在此之前成像技术并没有那么高，只能对特定的单一的谱段进行成像。虽然分辨率高但是数据量大难以进行分析、存储、检索，而多光谱成像是将所有的信息结合在一起，这不仅仅是二维空间信息，同时也把光谱的辐射信息也包含在内，从而在更宽的谱段范围内成像。 多光谱相机的基本构成 1.光学系统 可以在各个谱段内范围内成像，可以很好的的控制杂散光，是多光谱相机最重要的部分，对工作谱段范围和分辨能力起了决定性的作用，还可以设定工作焦距视场角大小等 2.控制和信息处理器 控制监督多光谱相机的整个工作过程，并收集图像数据，并进行储存。 3.热控装置 由温度控制器、隔热材料、散热器、热控涂层等组成 4.其他结构 物镜、电路系统、探测器及其他零配件 多光谱相机的工作谱段范围 人眼所能能识别的光谱区间为可见光区间，波长从400nm到700nm;普通数码相机的光谱响应区间与人眼识别的光谱区间相同，包含蓝、绿、红、三个波段;而多光谱相机的工作谱段范围在其基础上，可以分可见光、近红外光、紫外光等每台多光谱相机的分辨率不同，所应用的领域也不同 就比如说我们在做植被调查的时候，植被的可见光波段对绿色比较敏感对红色和蓝色反射较弱。相对于可见光波段，植被在近红外波段具有很强的反射特性，多数植被在可见光波段的光谱差异很小。而在近红外波段的光谱差异更大，光谱差异越明显越有利于分类。 光谱特性 我们知道像素运用复杂的大气准则来，复原反射光谱和辐射光谱所的到的数据分析，得到不同物质的反射率不同，称之为光谱特征。如果有足够的光谱特证，可用于识别场景中的专用材质，其中包括光谱范围、宽度、分辨率。范围是指相机获取图像来自的光谱段，谱段的宽度反映了谱段设置的要求、通过努力衡量大气中物质的光谱特性还有传感器的光谱响应，就要考虑大气中的吸收和散射。多光谱相机的光学系统 光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或两个以上折射(或反射)球面组成的光学系统称为共轴球面系统，曲率中心所在的那条直线称为光轴。其中参数包括焦距、视场角、相对孔径等。 多光谱相机的反射光学系统 如果光学系统中的光学镜片为反射镜，则此系统称之为反射系统，反射式光学系统最大的优势就在于其光谱范围很大，对各个谱段都适用，并且不需要矫正二级光谱，但是因选用的是非球面镜片，会使系统的加工和装配变得十分困难，增加制作工艺难度
多光谱相机的原理及组成 多光谱成像技术自从面世以来,便被应用于空间遥感领域。而随着搭载平台的小型化和野外应用的需求,光谱成像仪在农业、林业、军事、医药、科研等领域的需求也越来越大。而在此之前成像技术并没有那么高，只能对特定的单一的谱段进行成像。虽然分辨率高但是数据量大难以进行分析、存储、检索，而多光谱成像是将所有的信息结合在一起，这不仅仅是二维空间信息，同时也把光谱的辐射信息也包含在内，从而在更宽的谱段范围内成像。 多光谱相机的基本构成 1.光学系统 可以在各个谱段内范围内成像，可以很好的的控制杂散光，是多光谱相机最重要的部分，对工作谱段范围和分辨能力起了决定性的作用，还可以设定工作焦距视场角大小等‘ 2．控制和信息处理器 控制监督多光谱相机的整个工作过程，并收集图像数据，并进行储存。 3.热控装置 由温度控制器、隔热材料、散热器、热控涂层等组成 4．其他结构 物镜、电路系统、探测器及其他零配件 多光谱相机的工作谱段范围 人眼所能能识别的光谱区间为可见光区间，波长从400nm到700nm；普通数码相机的光谱响应区间与人眼识别的光谱区间相同，包含蓝、绿、红、三个波段；而多光谱相机的工作谱段范围在其基础上，可以分可见光、近红外光、紫外光等每台多光谱相机的分辨率不同，所应用的领域也不同 就比如说我们在做植被调查的时候，植被的可见光波段对绿色比较敏感对红色和蓝色反射较弱。相对于可见光波段，植被在近红外波段具有很强的反射特性，多数植被在可见光波段的光谱差异很小。而在近红外波段的光谱差异更大，光谱差异越明显越有利于分类。 光谱特性 我们知道像素运用复杂的大气准则来，复原反射光谱和辐射光谱所的到的数据分析，得到不同物质的反射率不同，称之为光谱特征。如果有足够的光谱特证，可用于识别场景中的专用材质，其中包括光谱范围、宽度、分辨率。范围是指相机获取图像来自的光谱段，谱段的宽度反映了谱段设置的要求、通过努力衡量大气中物质的光谱特性还有传感器的光谱响应，就要考虑大气中的吸收和散射。多光谱相机的光学系统 光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统。通常用来成像或做光学信息处理。曲率中心在同一直线上的两个或
图片简介: 本技术提供一种多光谱数据采集系统及方法，涉及农业信息技术领域。该系统包括：多光谱相机、搭载设备、光照检测设备、终端；其中：所述多光谱相机与所述搭载设备可拆卸连接，并与所述搭载设备通信连接；所述光照检测设备固定装置在所述搭载设备上，并与所述多光谱相机通信连接；所述终端与所述多光谱相机无线通信连接。相对于现有技术，可以同时满足精准定位、图像识别和实施校准拍摄参数。可以提供一款多光谱数据采集系统，可以同时满足精准定位、图像识别和实施校准拍摄参数。 技术要求
1.一种多光谱数据采集系统，其特征在于，包括：多光谱相机、搭载设备、光照检测设备、终端，其中： 所述多光谱相机与所述搭载设备可拆卸连接，并与所述搭载设备通信连接； 所述光照检测设备固定在所述搭载设备上，并与所述多光谱相机通信连接； 所述终端与所述多光谱相机无线通信连接。 2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光照检测设备包括多个光照传感器、定位装置和陀螺仪。 3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述搭载设备包括下述任一项：飞行设备、云台、可拆卸连接有所述云台的所述飞行设备； 其中，所述云台用于固定所述多光谱相机；所述云台上设有与所述多光谱相机通信连接的接口。 4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信连接包括有线连接或无线连接； 其中，无线连接包括：无线宽带wi-fi连接或蓝牙连接。 5.一种多光谱数据采集方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的系统，所述方法包括： 多光谱相机接收终端生成的航行路径，并将所述航行路径传输至搭载设备； 所述搭载设备根据航行路线搭载所述多光谱相机航行，所述多光谱相机在航行过程中拍摄图像； 所述多光谱相机将拍摄的所述图像发送至所述终端，所述终端对接收到的所述图像进行图像处理。 6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多光谱相机在航行过程中拍摄图像之前，还包括：
用多光谱照相机恢 复图片的红光光谱反射率 Noriyuki Shimano,* Kenichiro Terai, and Mikiya Hironaga 部门信息，近畿大学科学与工程学院,3-4-1,Kowakae,大田区和东大阪市。 577 - 8502年大阪,日本 通讯地址:shimano@info.kindai.ac.jp 2007年2月15日收到,2007年6月8日修改;2007年6月24日接受 2007年7月16日发布(Doc.ID 80035);2007年9月19日公布 在不同的光照下，通过使用传感器对要成像的物体进行光谱信息的采集使重要的复制彩色图像的方法。这种方法的准确性使依靠光谱相机模型对五种不同的恢复精度模型对比得出的。结果表明:维纳估计,使用噪声方差估计,提出了IEEE反式。图像处理。从不同的学习样本中，发现15，1848（2006）恢复谱的反射率比别的测试样品更准确。 ?2007美国光学学会 330.1690:330.1730,OCIS守则,330.6180 150.0150 1.介绍 对象的颜色感觉取决于物体的表面,照明和人类视觉系统之间的相互作用。对象的光谱相对于红光颜色的对象的物理特性,即,他们是独立的灯饰和图像采集设备。因此，光谱的恢复相对于红光的要成像的对象来说，不仅复制很重要，而且彩色图像在各种灯饰[1 - 3]研究计算颜色视觉[4 - 6]和颜色恒常性[7]方面也很重要。在很多调查中我们采用，光谱的恢复相对于红光r，用传感器反应p并且还提出了几个模型，其中，r是一个N1向量,p是一个M1向量,N代表样品在可见光波长的数量,和M代表传感器的数量。一个光谱反射率r?通常是通过应用一个N中恢复过来。T传感器响应p M矩阵,即。,r?= Tp。这些模型主要分为两类:首先是维纳猜想,这样可以最大限度减少的意义红光相对恢复和测量光谱平方误差(MSEs）[10 - 12],第二个是一个模型,该模型基于有限维线性模型的使用对象的光谱相对于红光[13 - 16],即。,光谱反射率由正交线性组合基础的载体。另一个修改后的线性模型使用重量列之间的回归分析标准正交基向量的向量来表示。已知光谱相对于红光和相应的传感器(20,24)的反应;在这个模型向量通常的基础导出了光谱的主成分分析 相对于红光或派生通过奇异值分解(圣)[25]。修改后的模型称为Imai–Berns(26、27)模型。通常基础向量的数量用于恢复光谱的相对于红光线性的模型的数量等于传感器,因为一个数
多光谱成像技术 摘要：在信息获取这一影响深远的科技领域中，多光谱成像技术有着极其重要的意义。多光谱成像与“遥感技术”分不开，随着遥感理论的进一步发展及光电技术的进展，焦平面探测器、CCD传感器、光学成像技术、信息融合处理技术的进步和应用，多光谱成像技术获得快速发展。它是在原有目标二维空间信息基础上再同时采集光谱特性、偏振特性等多维信息，从而大大提高了对目标的探测和辨别能力。 关键字：多光谱成像技术电磁波 一个完整的多光谱遥感应用系统包括以下几个部分： （1）目标光谱特性研究。它是多光谱遥感应用的基础性工作，包括研究目标辐射和反射电磁波的特性、电磁波在大气中的传播以及和物体相遇时会发生的现象等。通过实验，测量收集和分析大量目标物体的特定光谱特征，如色彩、强弱等，找出不同物体之间光谱信息的细微差异，为目标的识别提供科学依据。 （2）信息获取设备。它用来接收目标和背景辐射和反射的电磁波，并将其转换为电信号和图像形式，是光电遥感技术最重要的部分，主要包括各种相机、扫描仪、成像光谱仪及各种信息记录设备等。此外，还包括把这些设备运送到适合进行探测的高度和位置的运载平台。（3）图像的处理和判读。对已获得的信息进行各种校正，去除某些失真、偏差、虚假的信号，还原成一个比较接近真实景象的信号，然后人工辨别或借助光学设备、计算机进行光谱特征分析比较，找出感兴趣的目标。 物体的光谱特性 任何有温度（大于0K）的物体，内部都具有热能。物体温度升高，热能增加，内部的某种运动状态上升到高能级的激发态；温度下降，运动状态从激发态回到低能级，并产生辐射，这就是自然界普遍存在的热辐射。热辐射遵循普朗克辐射定理。物体的辐射本领和它的表面状态、几何结构有关。 电磁波可以采用波长、相位、能量、极化（偏振）等物理参数来描述。电磁波在传播中遵循波的反射、折射、衍射、干涉、吸收、散射等规律。电磁辐射通过不同的介质时，其强度、波长、相位、传播方向和偏振面等将发生变化，这些变化可能是单一的，也可能是复合的。 电磁波按波长可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。如果用专门的传感器或探测设备，可探测到几乎所有波长的电磁波。多光谱成像技术中通常采用的波段为红外线、可见光、紫外线等。 当外来电磁波入射到一个物体表面时，会引起电磁波和物体间的相互作用，通常会产生三种现象。第一种是反射和散射，第二种是电磁波进入到物体内部而被吸收，第三种是电磁波穿透物体再次进入空间。根据能量守恒定律，上述三部分比例之和应该为1，即 ρ+α+τ=1 其中，ρ是反射率，α是吸收率，τ是透射率。 不同物体，组成它们的分子、原子、电子的数量、排列方式、能级间距等各不相同。它们的物理特性如大小、形状、密度、介电常数、表面粗糙度、光学性质、温度等也各不相同。因此，随物体性质的不同，它们对电磁波能量的反射、吸收、透射随波长的不同而不同。正是这些差别，构成了每一种物体特有的电磁波频谱特性，又称光谱特性。物体的光谱特性携带了该物体的特征信息，是用电磁波特征表征的物体的“指纹”。如果事先掌握了各种物体
含有3个CCD传感器，每个波段光谱照片都由响应的CCD拍摄，这样可以满足高精度的需要。拍摄图像可显示为RGB、CIR或RGB/CIR格式。1英寸的HDTV品质传感器可感应较大区域，并能保证精度，也可查看实时的光谱图像。用户可以设定自动或手动曝光和白平衡，有特殊要求可定做。 应用范围： 精准农业和林业、环境评价、海岸线管理、湿地研究 地质勘查和灾害评估 航空测量 显微镜使用 药品/科学拍照 特点： ·三个分色镜连接 三个CCD成像传感 器 ·标准模式为 RGB,CIR ·用户自定义多个 光谱设置 ·RS-232接口可方 便控制和设定 ·每个通道可独立 控制拍照，设定和 曝光 ·宽阔的观察视 野，60度，14mm， f/2.8镜头 技术参数： 拍摄装置：1 inch 行间转移CCD 光谱范围：
300-1100nm，可选3-5个光谱波段 图象分辨率：1920(H)x1040(V) 像素尺寸：7.4 x 7.4 μm 像数时率：25Mhz 感应区域：14.2x 8 mm 帧速率：每秒10 帧 数位输出：8 bits x 4 taps 10 bits x 3 taps,CameraLink , EIA-644 (LVDS) 或RS-422 信噪比：60dB 镜头装配：Nikon 电子快门： 1/8000-1/10秒，由RS-232输入控制 增益选择： 0~36db，由RS-232输入控制 外部扳机输出：边缘或模式，三个方式 外部扳机源：视力隔离的BNC或帧强获取 曝光控制：手动或者自动
白平衡：手动或者 半自动 有用的特色：数字 瞄准器，色平面多 路技术 工作温度： 0-50 ℃ 工作电压：12v 直 流电 功率：15W 重量：1.8kg 可编程的功能：偏 移，增益，暴光时 间，多路技术，扳 机模式，自定义处 理 RGB配置： 可以获得独立的红，绿和蓝的平面图象，显著的色彩保真度。 CIR（彩色-近红外成像）配置： 红外成像可获得红，绿和近红外波带，近似于地球资源人造卫星波带。