Gaiasky mini3-VN 無(wú)人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)

GaiaSky mini3-VN 無(wú)人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)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(kāi)發(fā)的專用三軸增穩(wěn)云臺(tái)系統(tǒng)，成功克服了無(wú)人機(jī)系統(tǒng)搭載高光譜相機(jī) 時(shí)，由于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的自身震動(dòng)，以及飛行過(guò)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(wèn)題。在獲取研究對(duì)象的影像的同時(shí)獲得每個(gè)像元的光譜分布，定量分析地球表面生物物 理化學(xué)過(guò)程和參數(shù)，為無(wú)人機(jī)載高光譜成像技術(shù)在目標(biāo)識(shí)別、wei裝與反wei裝軍事領(lǐng)域，地面物體與 水體遙測(cè)、現(xiàn)代精細(xì)農(nóng)業(yè)等生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

系統(tǒng)特點(diǎn)：

1、適配大疆 M300 RTK 無(wú)人機(jī)

2、采用懸停拍攝方式，搭配基于大疆 Payload SDK 開(kāi)發(fā)的專用三軸增穩(wěn)云臺(tái)系統(tǒng)，圖像清晰無(wú)變形

3、飛機(jī)、云臺(tái)、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(wú)人機(jī)飛行推掃模式）。全程自動(dòng)飛行采集數(shù) 據(jù)。

5、高光譜鏡頭實(shí)現(xiàn)真正的所見(jiàn)即所得，數(shù)據(jù)采集過(guò)程實(shí)時(shí)顯示，輔助真彩色攝像頭監(jiān)控拍攝區(qū)域， 并同時(shí)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(shí)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(cè) (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(shí)分析模型輸入功能，采集數(shù)據(jù)過(guò)程中實(shí)時(shí)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

GaiaSky mini3-VN 無(wú)人機(jī)載高光譜成像系統(tǒng)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(chǎng)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(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)高光譜圖像和高光譜曲線；具有輔助攝 像頭可做到所見(jiàn)即所得；具有自動(dòng)曝光、自動(dòng)速度匹配、自動(dòng)數(shù)據(jù)保存等功能；支持任意三波段 合成實(shí)時(shí)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(guò)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(wú)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(shí) 別等圖像，以上功能皆可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守批處理 。能自動(dòng)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(duì)高光譜影像進(jìn)行自動(dòng)幾何糾正，并能顯著消除由無(wú)人機(jī)等機(jī)載平臺(tái)運(yùn)動(dòng)照成的 圖像扭曲，處理后的影像不應(yīng)存在明顯的條帶錯(cuò)位現(xiàn)象；能對(duì)各糾正后的條帶數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的自動(dòng)拼接，拼接結(jié)果不含明顯錯(cuò)位現(xiàn)象；提供對(duì)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(shí)別分類

當(dāng)不止一種作物，快速分類識(shí)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(zhǎng)勢(shì)圖施肥可能導(dǎo)致一些作物施肥過(guò)量而另一些施肥不足。無(wú)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(zhǎng)段獲取不同作物的不同響應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到快 速有效識(shí)別。其識(shí)別率可高達(dá) 95%。

2.土壤含水量與土壤肥力分析

無(wú)人機(jī)高光譜系統(tǒng)可以在其高光譜圖像采集過(guò)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(kāi) 支、避免環(huán)境污染。

3.樹(shù)種分類、監(jiān)測(cè)樹(shù)高

考慮到用戶科研數(shù)據(jù)的保密性，本研究?jī)H用單景高光譜影像數(shù)據(jù)進(jìn)行不同樹(shù) 種的分類 識(shí)別，分類識(shí)別結(jié)果如下所示。為利用最佳指數(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(shù)種分類的效果圖，用戶可利用無(wú)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(shù)種的分類，步驟和算法均是相同的。

拍攝不同高度的樹(shù)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(píng)估監(jiān)測(cè) 時(shí)間段內(nèi)樹(shù)高 的變化。