[发明专利]一种小型化凝视型机载光谱成像系统

说明书

本发明公开了一种小型化凝视型机载光谱成像系统，包括：光学成像单元、光谱调制单元、图像采集单元、机载电控单元、地面控制单元、图像处理分析单元，本发明的机载光谱成像系统利用光学成像单元进行地面目标反射光信息采集，采集到的光束经过电控光谱调制单元进行光谱调谐，再经过图像采集单元进行目标图谱信息采集，采集到的目标图谱信息进行在线存储，并同时经过机载图传或数传通道快速下传到地面工作站，最后利用地面图像处理分析单元对下传或事后导出的图像进行图像配准、图像合成分类等步骤，最终实现目标的光谱图像分析和识别。

技术领域

本发明涉及目标遥感侦查探测领域，具体地，涉及一种小型化凝视型机载光谱成像系统。

背景技术

随着科学技术的发展，遥感探测在国民经济和国防建设的各个领域中得到了广泛的应用。目前大多数星载、机载遥感仪器，无论成像与否，是以获取来自目标不同波段的辐射强度进而推求目标的表面状态、温度、成分及其它物理化学特性为目的。描述目标电磁辐射特性的不仅有幅值还有波长和相位，而这些特性可以从不同角度描述被观测目标。光谱成像技术可同时获取目标的空间信息和光谱信息，其最突出的特点是能够通过光谱分析鉴别材料的组成成分，进一步揭露与背景材料不同的目标及其伪装。因此，光谱成像技术被广泛应用于国土资源勘探、生态环境监测、城市遥感、农业普查、林业检测等领域。

目前机载光谱成像系统大多采用色散型光谱成像方式，该类光谱成像仪主要通过在飞行方向进行一维空间扫描，并通过拼接方式实现目标空间信息的采集。该成像方式对无人机飞行姿态要求较为苛刻，而现有大多数小型无人机由于本身重量、体积、飞行高度等参数限制，在高空中的飞行姿态无法得到精确控制，因此无法满足色散型光谱成像系统的姿态要求。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有大多数小型无人机在高空中的飞行姿态无法满足色散型机载光谱成像系统图像拼接需求的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种小型化凝视型机载光谱成像系统，解决了现有的机载光谱成像系统存在的对无人机飞行姿态要求较为苛刻、无法适应现有大多数小型无人机飞行姿态现状的技术问题，实现了系统小型化轻量化，可搭载于小型飞行平台的技术效果。

在成像平台方面，小型无人机由于使用简单，生存能力强、机动性好等特点，市场份额将占有绝对统治地位，基于小型无人机平台的机载光谱成像系统具有广泛的应用需求。本申请设计了一款小型化、模块化、通用化、能够满足小型无人机平台要求的机载光谱成像设备，可有效改善机载光谱成像系统的搭载环境适应性要求，与小型无人机配备执行任务，在国土资源勘探、生态环境监测、城市遥感等领域发挥重要作用。

本发明的目的是提供一种能够满足小型无人机载荷要求的机载光谱成像系统，该系统可在大多数小型无人机（含多旋翼无人机和固定翼无人机）高空飞行环境下，实现工作波段覆盖420nm-2500nm（分波段实现）的高质量光谱图片采集，并可利用图像分析处理软件实现地物光谱图像分析、分类、和数据库建立等功能。

本发明的机载光谱成像系统由光学成像单元、光谱调制单元、图像采集单元、机载电控单元、地面控制单元、图像处理分析单元六部分组成，其技术特点包括以下部分：

光学成像单元包括摆镜和成像物镜两个主要部分，位于整个光学系统的最前端，用于将被测目标的光信号进行收集并成像于图像传感器焦平面上。摆镜位于系统最前端，用于实现大范围成像区域的扫描；成像物镜位于摆镜后面，用于实现采集光束的聚焦和成像。

光谱调制单元，位于光学成像单元的后面，用于实现对入射光进行光谱调制功能。光谱调制单元采用液晶电控可调滤光器进行光谱调制。