[发明专利]基于无人机载多光谱传感器的植物信息计算系统及方法

权利要求书

1.一种基于无人机载多光谱传感器的植物信息计算系统，其特征在于，包括：多光谱传感器和地面监控装置；

所述多光谱传感器设置在所述无人机上，用于获取每一目标波长处的光照强度和目标植物在所述每一目标波长处的植物图像，并将所述每一目标波长处的光照强度和植物图像传输至地面监控装置；

所述地面监控装置用于根据所述每一目标波长处的光照强度和植物图像，计算所述目标植物的植物信息，所述植物信息包括所述目标植物内的叶绿素含量、水分含量、氮素含量和所述目标植物的叶面积指数；

所述多光谱传感器具体包括：光强度采集单元、植物图像采集单元和控制单元；

所述光强度采集单元朝上设置，用于采集所述每一目标波长处的光照强度，所述植物图像采集单元朝下设置，用于采集所述目标植物在所述每一目标波长处的植物图像；

所述控制单元用于接收所述地面监控装置发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述光强度采集单元和所述植物图像采集单元的采集动作；

相应地，所述地面监控装置还用于向所述光谱传感器发送控制指令；

所述植物图像采集单元包括第一子单元、第二子单元、第三子单元和第四子单元，所述第一子单元用于获取所述目标植物在太阳光中的可见光范围的彩色植物图像，所述第二子单元用于获取所述目标植物在太阳光中的766nm处的植物图像的灰度图，所述第三子单元用于获取所述目标植物在太阳光中的850nm处的植物图像的灰度图，所述第四子单元用于获取所述目标植物在太阳光中的900nm处的植物图像的灰度图；

所述光强度获取单元具体包括：上光学通道和下光学通道；

所述上光学通道的数量和所述下光学通道的数量均与所述目标波长的数量相等，每一上光学通道均与一下光学通道相通；

每一上光学通道包括凸透镜和漫射片，所述漫射片设置在所述凸透镜的上方，每一下光学通道包括由上到下依次设置的垫圈、滤光片和光电探测器；

所述目标波长包括：450nm、550nm、700nm、766nm、850nm和900nm六个；

所述地面监控装置具体包括：光谱反射率计算单元、叶绿素含量计算单元、水分含量计算单元和氮素含量计算单元；

所述光谱反射率计算单元用于根据所述每一目标波长处的光照强度和对应的植物图像中每一个像素的灰度值，计算所述目标植物在所述每一目标波长处的光谱反射率；

所述叶绿素含量计算单元用于根据900nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在900nm处的光谱反射率，以及450nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在450nm处的光谱反射率，计算所述目标植物的叶绿素含量；

所述水分含量计算单元用于根据850nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在850nm处的光谱反射率，以及550nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在550nm处的光谱反射率，计算所述目标植物内的水分含量；

所述氮素含量计算单元用于根据700nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在700nm处的光谱反射率，以及766nm的光对应的植物图像中每一个像素的灰度值和所述目标植物在766nm处的光谱反射率，计算所述目标植物的氮素含量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：GPS模块，所述GPS设置在所述多光谱传感器上或设置在所述无人机上，用于获取所述无人机的地理位置信息和行驶路程；

相应地，所述地面监控装置还用于基于PID算法，根据所述无人机的地理位置信息和行驶路程，计算所述多光谱传感器的采集速度，并向所述光谱传感器发送速度指令，以使所述光谱传感器内的所述控制单元根据所述速度指令，调整所述多光谱传感器的采集速度。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述多光谱传感器内还包括：无线传输单元；

所述无线传输单元用于所述多光谱传感器与所述地面监控装置之间进行无线数据传输。