無(wú)人機(jī)設(shè)備具備便捷、能夠低空飛行等特征，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。利用旋翼無(wú)人機(jī)搭載各類高光譜遙感設(shè)備，能通過(guò)反射光譜探測(cè)各類農(nóng)作物信息。本文簡(jiǎn)單介紹了基于旋翼無(wú)人機(jī)的農(nóng)業(yè)低空高光譜遙感技術(shù)。

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高光譜遙感圖像的采集

在高光譜遙感圖像的采集過(guò)程中，可以通過(guò)旋翼無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作，而在實(shí)際采集過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)精細(xì)化控制無(wú)人機(jī)的飛行參數(shù)和飛行路線。通常情況下，采用的采集方式主要為定點(diǎn)采集，也就是在無(wú)人機(jī)進(jìn)入預(yù)設(shè)地點(diǎn)后，對(duì)相機(jī)發(fā)出對(duì)應(yīng)的拍攝指令，這種方式能夠保證圖像重疊率，在提高整體采集效率與采集質(zhì)量的同時(shí)，獲取更高質(zhì)量的采集圖像。而高光譜遙感圖像的采集工作，主要包括以下內(nèi)容：

1）確定無(wú)人機(jī)的飛行參數(shù)。其中主要包括無(wú)人機(jī)的飛行速度、圖像重疊率以及飛行高度等內(nèi)容，在確定參數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意這部分參數(shù)并非互相獨(dú)立的，而是處在一種互相影響的狀態(tài)中。所以，這就需要結(jié)合任務(wù)的實(shí)際需求以及設(shè)備自身的性能展開(kāi)綜合考量。站在實(shí)際應(yīng)用的角度上來(lái)看，其中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先確定好重疊率，以此確保圖像精度不會(huì)受到影響，結(jié)合分辨率來(lái)確定具體的飛行高度，最后結(jié)合相機(jī)的工作頻率來(lái)確定飛行速度。

2）飛行路線的規(guī)劃。飛行路線主要在結(jié)合相關(guān)飛行參數(shù)的基礎(chǔ)上確定，在日常應(yīng)用中，大多都會(huì)采取“之”字形的飛行路線，這樣能夠全面拍攝農(nóng)田區(qū)域，做到不留死角。

3）確定相機(jī)的參數(shù)。其中需要重點(diǎn)確定的是相機(jī)的曝光時(shí)間以及焦距等，焦距決定了圖像采集的清晰程度，在后續(xù)確定焦距的過(guò)程中，不能采用自動(dòng)化的對(duì)焦模式，這是由于自動(dòng)化對(duì)焦會(huì)延長(zhǎng)圖像的拍攝時(shí)間，容易出現(xiàn)丟圖問(wèn)題。同時(shí)，還要確定好曝光時(shí)間，如果曝光時(shí)間較長(zhǎng)就會(huì)喪失一部分遙感信號(hào)，曝光時(shí)間過(guò)短也會(huì)降低圖像的信噪比。在后續(xù)的參數(shù)選擇過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意不同參數(shù)的影響，在其中找尋出一個(gè)平衡點(diǎn)，以此更加高效地開(kāi)展高光譜的遙感圖像采集工作。

高光譜遙感圖像的預(yù)處理

由于周邊環(huán)境因素以及相機(jī)傳感器自身存在的問(wèn)題，圖像很容易產(chǎn)生失真問(wèn)題，為后續(xù)數(shù)據(jù)信息分析工作的順利開(kāi)展帶來(lái)了一定程度的誤差。因此，需要對(duì)采集到的高光譜遙感圖像展開(kāi)預(yù)處理。通常情況下，高光譜遙感圖像所產(chǎn)生的失真問(wèn)題，主要在于輻射亮度不均勻以及幾何畸變多，需要對(duì)其展開(kāi)針對(duì)性處理。

1）幾何畸變及矯正。由于鏡頭透鏡在生產(chǎn)安裝階段中存在一定程度的誤差，使得實(shí)際成像點(diǎn)與理論成像點(diǎn)之間并沒(méi)有完全重合，通常會(huì)出現(xiàn)小幅度偏移，而這種偏移還存在一定規(guī)律，可以結(jié)合規(guī)律計(jì)算機(jī)變系數(shù)。在計(jì)算機(jī)變系數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)建立對(duì)應(yīng)的像素坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系以及圖像坐標(biāo)系，以此標(biāo)定相機(jī)。而為了保證相機(jī)的標(biāo)定精度不會(huì)受到影響，就要采用傳統(tǒng)的相機(jī)標(biāo)定方式，結(jié)合具體的畸變情況計(jì)算出準(zhǔn)確的幾何畸變系數(shù)，逐步更新相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)。

2）光譜圖像的漸暈校正。漸暈主要指圖像中間部位明亮，而邊緣部分較為陰暗的現(xiàn)象，由于旋翼無(wú)人機(jī)所用相機(jī)普遍為小型化與輕量化相機(jī)，這也增加了漸暈問(wèn)題的發(fā)生概率。同時(shí)，在實(shí)際工作中，光譜相機(jī)中往往添加了濾光片，這也加大了漸暈現(xiàn)象產(chǎn)生的影響，而漸暈現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就在于進(jìn)入相機(jī)當(dāng)中的光線會(huì)隨著視角的不斷提升而降低強(qiáng)度，從而引發(fā)漸暈。根據(jù)漸暈現(xiàn)象的具體成因，可以將其劃分為像素漸暈、光學(xué)漸暈以及自然漸暈等多種類型，這就需要針對(duì)光譜遙感圖像來(lái)展開(kāi)漸暈校正。近年來(lái)，在發(fā)展進(jìn)程中，通過(guò)Retinex圖像增強(qiáng)算法可以對(duì)原圖像的亮度分量以及反射分量進(jìn)行估算，然后通過(guò)對(duì)于不同尺度的SSR計(jì)算，并加權(quán)平均來(lái)實(shí)現(xiàn)漸暈校正，基本上能夠消除光譜失真問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)旋翼無(wú)人機(jī)低空高光譜遙感圖像的漸暈校正。

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輻射一致性處理技術(shù)

在高光譜遙感圖像采集工作中，由于天氣變化，太陽(yáng)光照度也會(huì)出現(xiàn)一定程度的變化，這也使得遙感圖像當(dāng)中出現(xiàn)了一種明暗程度不夠均勻的問(wèn)題，為了有效解決這方面問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)展開(kāi)輻射一致性處理。站在實(shí)際情況的角度上來(lái)看，為了更好地達(dá)到輻射一致性，通常都會(huì)采用直方圖匹配法或是圖像回歸法等方式進(jìn)行處理，其中直方圖匹配法相對(duì)較為簡(jiǎn)便，但很容易導(dǎo)致整體圖像出現(xiàn)灰度失真的問(wèn)題；而圖像回歸法則是利用算法來(lái)構(gòu)建出輻射校正因子，整體精準(zhǔn)度比較高，但由于其中需要采用人工選取樣本的方式，大大增加了工作量。而一些新技術(shù)也相繼出現(xiàn)，目前研究人員通過(guò)對(duì)于環(huán)境照度以及圖像DN值相應(yīng)關(guān)系的深入研究，在進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)過(guò)后，以第一波段當(dāng)中的圖像作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輻射一致性的校正處理，并且取得了較為優(yōu)異的效果。

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