[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

说明书

本发明提供了一种基于无人机载多光谱传感器的植物信息计算系统及方法，包括：多光谱传感器和地面监控装置；多光谱传感器设置在无人机上，用于获取每一目标波长处的光照强度和目标植物在每一目标波长处的植物图像，并将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；地面监控装置用于根据每一目标波长处的光照强度和植物图像，计算目标植物的植物信息，植物信息包括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。能够同时计算出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等参数，不需要工作人员进行大量的计算工作，实现了计算过程的简化。

技术领域

本发明涉及航空遥感成像技术领域，更具体地，涉及基于无人机载多光谱传感器的植物信息检测系统及方法。

背景技术

随着无人机行业的快速发展，无人机在农业方面的应用也越来越广。无人机遥感系统凭借其运载便利、灵活性高、作业周期短、影像数据分辨率高等优势，已被广泛应用于农田药物喷洒、农田信息监测、农业保险勘察等专业领域。

光谱遥感技术具有分辨率高、光谱连续性强和数据信息丰富的特点，能动态、快速、准确和及时地提供地物数据信息，是农业中获取信息的有效手段。光谱遥感技术可以探测到作物叶片生长过程中的生理化学变化，能有效的将得到的光谱数据绘制光谱响应曲线，从光谱响应曲线中可以反映出叶绿素、叶片水分、微量元素的含量及其变化。依据光谱遥感技术的特性，可以及时了解农作物生长过程中的营养状况，为变量施肥管理提供重要参考。利用无人机载多光谱传感器对农作物的冠层光谱信息进行检测，可满足田间作物快速、无损的检测的需求。

目前，市场上已出现一种Parrot Sequoia多光谱传感器，它可与所有类型的无人机兼容。Parrot Sequoia多光谱传感器具体包含：多光谱相机和日光照度计。其中，多光谱相机设置在无人机朝向植物的一侧，通过四个独立单元来捕捉植物反射的不同波段：绿光波段、红光波段、近红外波段和红光边缘波段。日光照度计，即阳光传感器则设置在无人机朝向天空一侧，用来检测这四个光谱波段的太阳光照强度。

MicaSense RedEdge是另一种可搭载在无人机上的多光谱成像设备，可以提供精确的多波段光谱数据。MicaSense RedEdge具有五个独立的成像器，分别安装配套的滤光片，可以使每个成像器接收到精确波长范围的光谱。

上述两种设备均为通用型采集数据的设备，均可与所有类型的无人机兼容。但由于这些设备采集数据的最终目的是为了检测植物信息，而采集的数据并不能直观的体现植物信息，还需要经过专业人员对采集到的数据进行后续分析和处理，使得整个检测过程需要消耗大量的人力，不利于实现检测过程的自动化。

发明内容

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种基于无人机载多光谱传感器的植物信息计算系统，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。

优选地，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。