一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法，包括四组滤光镜头、4个OV7725的CMOS芯片、4块AL422B芯片和主控制器芯片STM32F103VBT6；本发明专利技术通过4组AL42B芯片利用FIFO的图片缓存读取模式，分别轮询读取4个缓存模块获取不同光谱波段的图片数据，跳开获取视频流的形式，使用一个低功耗的主控制器芯片STM32F103VBT6即可达到同时驱动4个OV7725摄像头的目的，避免了使用主频率更高、功耗更高的处理器去处理视频数据，做到体积小、功耗低的目的，其所有硬件设备均能国内制造，没有使用国外昂贵的芯片，节约了装置的成本，使其更容易在农业应用上推广。使其更容易在农业应用上推广。使其更容易在农业应用上推广。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法


[0001]本专利技术涉及病害遥感无人检测
，具体为一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法。

技术介绍

[0002]我国是农业大国，但由于人口基数大，导致人均种植面积较低，粮食产量不能自给自足，许多水果蔬菜等粮食需要从外国进口，如香蕉、马铃薯、大豆等。随着人口老龄化的问题日益突出，越来越多的年轻劳动力从农村转移至城市，从事农业的工作者数量已经在逐年减少，而且由于我国的农业机械化程度相对于发达国家来说不算高，大部分都需要人工从事重复劳动的种植工作，这种劳动强度大且重复劳动的种植模式必然会被淘汰。
[0003]在农业生产过程中，决定最终农作物产量的，除了天气因素外，就是种植过程中发生的病虫害，以及施肥浇水量是否符合作物的生长需求。通过判断农作物的生长状态，可以预估作物收成时的产量。而传统对农作物生长状态的判别方式是通过种植人员的种植经验去判断，这种方式需要种植人员有较长久的种植经验，但随着人口老龄化以及劳动力转移，未来这种经验丰富的农业专家将更加稀缺。在现有的研究中，对农作物生长状态判断大多数使用光谱设备去判断，通过判断不同生长时期所获取的光谱信号，判断农作物生长状态。
[0004]现有的光谱检测设备，绝大多数都是从外国进口的光谱成像仪，价格从10万至100万不等。高昂的仪器费用提高了农业种植成本，使光谱技术只能局限于科学研究，难以在实际种植中落地应用。因此，除了考虑技术的可行性外，还要降低技术的所需成本，才能将其应用于农业。
[0005]现有专利201721223775.0一种多光谱镜头和多光谱测量装置，虽然也有价格低、检测波段数量多等优点，但却不能根据实际环境更变检测波段，以及体积重量较大难以运用到无人机上。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种体积小、功耗低且价格低廉的无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法，其方法检测效率高，设备价格比进口的光谱遥感仪器便宜，降低农作物种植环节中的生长状况监测成本，有利于实际推广应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种无人机载四波段光谱遥感相机，包括四组滤光镜头和主控制器芯片STM32F103VBT6，所述四组滤光镜头分别与摄像头感光元器件连接，摄像头感光元器件与对应的AL422B芯片的数据输入端连接，AL422B芯片的数据输出端与主控制器芯片STM32F103VBT6的信号输入端连接，主控制器芯片STM32F103VBT6的IO接口还与miniSD卡模块、电源模块、外部控制接口模块电连接。
[0009]更进一步地，所述四组滤光镜头内置有430
±
20nm、680
±
20nm、720
±
20nm、808
±
20nm四种窄带滤光片，四种窄带滤光片分别用以获取蓝光、可见红光、近红外光、不可见红光下的光谱图像。
[0010]更进一步地，所述摄像头感光元器件采用4个型号为OV7725的CMOS芯片，每个OV7725的CMOS芯片的数据输出端分别与对应的AL422B芯片的数据输入端连接。
[0011]更进一步地，所述主控制器芯片STM32F103VBT6的信号输入端分别与4个AL422B芯片连接，并通过IO口与AL422BAL422B芯片建立通讯连接。
[0012]本专利技术提供另一种技术方案：一种无人机载四波段光谱遥感相机的工作方法，包括以下步骤：
[0013]S1：使用430
±
20nm、680
±
20nm、720
±
20nm、808
±
20nm四种窄带滤光片作为四组滤光镜头，分别用以获取蓝光、可见红光、近红外光、不可见红光下的光谱图像；
[0014]S2：选用4个型号为OV7725的CMOS芯片作为摄像头感光元器件用以捕获S1中四种窄带滤光片过滤出的光波；
[0015]S3：为每个OV7725芯片的数据输出端配备一块AL422B芯片用于缓存OV7725输出的数据；
[0016]S4：将主控制器芯片STM32F103VBT6与S3中的4个AL422B芯片连接，通过其IO口与AL422B通讯，循环读取4个缓存器内的图像数据；
[0017]S5：将主控制器芯片STM32F103VBT6的IO接口与miniSD卡模块连接，主控制器芯片STM32F103VBT6每接收到一种光谱图像后，将其图像数据以tiff格式保存在miniSD卡模块内，循环4次为接收到一幅完整的4波段光谱图像。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]1、本专利技术提供的一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法，通过4组AL42B芯片，利用FIFO(First In First Out)的图片缓存读取模式，分别轮询读取4个缓存模块获取不同光谱波段的图片数据，跳开获取视频流的形式，使用一个低功耗的主控制器芯片STM32F103VBT6即可达到同时驱动4个OV7725摄像头的目的，避免了使用主频率更高、功耗更高的处理器去处理视频数据，做到体积小、功耗低的目的。
[0020]2、本专利技术提供的一种无人机载四波段光谱遥感相机及其工作方法，其所有硬件设备均能国内制造，没有使用国外昂贵的芯片，节约了装置的成本，使其更容易在农业应用上推广。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的模块连接图；
[0022]图2为本专利技术的电路原理图；
[0023]图3为本专利技术的OV7725芯片与AL422B芯片电路连接图；
[0024]图4为本专利技术的miniSD卡模块电路图；
[0025]图5为本专利技术的主控制器芯片电路图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]请参阅图1，本专利技术实施例中提供一种无人机载四波段光谱遥感相机，包括四组滤光镜头和主控制器芯片STM32F103VBT6，四组滤光镜头分别与摄像头感光元器件连接，摄像头感光元器件与对应的AL422B芯片的数据输入端连接，AL422B芯片的数据输出端与主控制器芯片STM32F103VBT6的信号输入端连接，主控制器芯片STM32F103VBT6的IO接口还与miniSD卡模块、电源模块、外部控制接口模块电连接；其中，四组滤光镜头内置有430
±
20nm、680
±
20nm、720
±
20nm、808
±
20nm四种窄带滤光片，四种窄带滤光片分别用以获取蓝光、可见红光、近红外光、不可见红光下的光谱图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机载四波段光谱遥感相机，其特征在于，包括四组滤光镜头和主控制器芯片STM32F103VBT6，所述四组滤光镜头分别与摄像头感光元器件连接，摄像头感光元器件与对应的AL422B芯片的数据输入端连接，AL422B芯片的数据输出端与主控制器芯片STM32F103VBT6的信号输入端连接，主控制器芯片STM32F103VBT6的IO接口还与miniSD卡模块、电源模块、外部控制接口模块电连接。2.如权利要求1所述的一种无人机载四波段光谱遥感相机，其特征在于：所述四组滤光镜头内置有430
±
20nm、680
±
20nm、720
±
20nm、808
±
20nm四种窄带滤光片，四种窄带滤光片分别用以获取蓝光、可见红光、近红外光、不可见红光下的光谱图像。3.如权利要求2所述的一种无人机载四波段光谱遥感相机，其特征在于：所述摄像头感光元器件采用4个型号为OV7725的CMOS芯片，每个OV7725的CMOS芯片的数据输出端分别与对应的AL422B芯片的数据输入端连接。4.如权利要求3所述的一种无人机载四波段光谱遥感相机，其特征在于：所述主控制器芯片STM32F103VB...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家政，朱立学，黄伟锋，张世昂，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，
类型：发明
国别省市：