一种多光谱摄像装置及其方法与流程

1.本发明涉及到多光谱摄像技术领域，特别涉及一种多光谱摄像装置及其方法。


背景技术：

2.多光谱摄影机是将同一地区同一瞬间摄取多个波段图像的摄影机。常见的多光谱摄影机有单镜头和多镜头两种形式，摄影类型传感器主要包括框幅式摄影机、缝隙摄影机、全景摄影机及多光谱摄影机等。全景摄影机其成像原理是利用焦平面上一条平行于飞行方向的狭缝来限制瞬时视场，在摄影瞬间获得地面上平行于航迹线的一条很窄的图像。当物镜沿垂直航线方向摆动时，就得到一幅全景像片。
3.现有的多光谱摄影机无法实现不同波段光谱的融合图像信息，导致其使用效率差，在设置过程中，无非根据需要对内部摄像角度进行调整，导致整体适配性差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多光谱摄像装置及其方法，通过图像处理技术实现r\g\b\ir1\ir2最多五个不同波段光谱的融合图像信息，提高光谱融合图像处理效率，可根据需要进行多角度调整，满足使用者需求，提高整个装置的适配性，整个角度调整方便，且实现了多角度调整，满足安装和调整的便捷性，通过镜面调整件调整第一分光镜和第二分光镜的分光角度，实现不同机位摄像机所进行的光谱摄像，增加不同波段光谱的融合图像信息，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种多光谱摄像装置，包括防护外壳，所述防护外壳的内部设置有摄像组件，摄像组件通过图像采集卡与计算机连接，计算机内设置有与图像采集卡对接的图像处理模块，所述防护外壳内设置有用于摄像组件安装的调整装置，防护外壳的外侧设置有宽光谱照明灯。
7.进一步地，摄像组件包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机、第一分光镜、第二分光镜和镜面调整件，第一摄像机和第二摄像机竖向设置在防护外壳内，第三摄像机横向设置在防护外壳内第一摄像机和第二摄像机的前端，第二摄像机和第三摄像机前端分别设置有第一分光镜和第二分光镜，第一分光镜和第二分光镜均通过镜面调整件固定在防护外壳内。
8.进一步地，镜面调整件包括安装套管、横向电机、横向转杆和竖向电机，安装套管底端与竖向电机的输出杆连接，竖向电机底端固定在防护外壳上，安装套管上端一侧设置有横向电机，横向电机的输出端与横向转杆连接，横向转杆一端穿透安装套管与第一分光镜和第二分光镜，镜面调整件设置两组，分别用于第一分光镜和第二分光镜进行安装和调整。
9.进一步地，第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机可以是彩色、红外或者黑白相机其中的一种或者多种，且第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机的前端均安装有镜头。
10.进一步地，第一分光镜和第二分光镜的表面分别渡不同成分的反光膜，第一分光镜和第二分光镜分别对不同波段的光有透射和反射作用。
11.进一步地，摄像组件通过但是不局限于usb、网线或cameralink中的一种与像采集卡连接，像采集卡获取图像之后传给计算机内图像处理模块进行图像分析。
12.进一步地，第一摄像机安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第二摄像机、第三摄像机安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir1ir2波段的光谱图像。
13.进一步地，第一摄像机和第二摄像机通过调整装置对位，通过第一分光镜和第二分光镜对位进行光谱摄像，第一摄像机和第三摄像机通过调整装置安装对位，通过第一分光镜和第二分光镜对位进行光谱摄像。
14.进一步地，调整装置包括安装外套壳、移动槽、侧接电机、侧接轴承和底接电机，安装外套壳前端上下方均开设有移动槽，移动槽内安装有第一摄像机、第二摄像机或第三摄像机，移动槽侧端的安装外套壳上设置有侧接电机，侧接电机的输出端穿透安装外套壳与摄像机侧端连接，摄像机另一侧端通过侧接轴承与移动槽内端连接，安装外套壳的下方设置有底接电机，底接电机的底端连接有安装板，底接电机底端的安装板通过螺钉固定在防护外壳内。
15.本发明提供另一种技术方案：一种多光谱摄像装置的摄像方法，包括如下步骤：
16.步骤一：第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机通过调整装置进行安装，并通过镜面调整件对第一分光镜和第二分光镜进行位置固定；
17.步骤二：第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机通过第一分光镜和第二分光镜对同一被摄像物体进行拍照，可以获得一组同一视野范围区域的不同光谱图像，获取的一组图片可以描述不同波段的被摄像物体信息，再通过图像处理算法，对图片组进行融合；
18.步骤三：在摄像过程中，侧接电机可带动第一摄像机、第二摄像机和第三摄像机在移动槽内通过侧接轴承进行转动，从而调整拍摄角度，可根据需要对三台摄像机进行角度调整；
19.步骤四：横向电机驱动横向转杆带动第一分光镜和第二分光镜倾斜，竖向电机驱动整个安装套管和第一分光镜和第二分光镜进行旋转，从而调整分光角度。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，第一分光镜和第二分光镜的表面分别渡不同成分的反光膜，第一分光镜和第二分光镜分别对不同波段的光有透射和反射作用，第一摄像机安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第二摄像机、第三摄像机安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir1 ir2波段的光谱图像，多摄像机组对同一被摄像物体进行拍照，可以获得一组同一视野范围区域的不同光谱图像，获取的一组图片可以描述不同波段的被摄像物体信息，再通过图像处理算法，对图片组进行融合，通过图像处理技术实现r\g\b\ir1\ir2最多五个不同波段光谱的融合图像信息，提高光谱融合图像处理效率。
22.2、本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，横向电机的输出端与横向转杆连接，横向转杆一端穿透安装套管与第一分光镜和第二分光镜，镜面调整件设置两组，分别用于第一分光镜和第二分光镜进行安装和调整，横向电机带动于第一分光镜和第二分光镜倾斜角度进行调整，竖向电机带动整个第一分光镜和第二分光镜进行分光角度进行调整，可根
据需要进行多角度调整，满足使用者需求，提高整个装置的适配性。
23.3、本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，底接电机的底端连接有安装板，底接电机底端的安装板通过螺钉固定在防护外壳内，侧接电机可带动第一摄像机、第二摄像机或第三摄像机进行摄像倾斜角度调整，根据摄像需要，底接电机带动第一摄像机、第二摄像机或第三摄像机进行左右角度调整，整个角度调整方便，且实现了多角度调整，满足安装和调整的便捷性。
24.4、本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，摄像组件通过但是不局限于usb、网线或cameralink中的一种与像采集卡连接，像采集卡获取图像之后传给计算机内图像处理模块进行图像分析，整个摄像装置通过防护外壳包裹，有效阻止杂散光的影响，整体传输效果稳定，有效保证了多光谱摄像。
25.5、本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，第一摄像机和第三摄像机通过调整装置安装对位，通过第一分光镜和第二分光镜对位进行光谱摄像，通过第一摄像机安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第三摄像机安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir2波段的光谱图像，通过镜面调整件调整第一分光镜和第二分光镜的分光角度，实现不同机位摄像机所进行的光谱摄像，增加不同波段光谱的融合图像信息。
附图说明
26.图1为本发明的整体结构示意图；
27.图2为本发明实施例一的摄像组件结构示意图；
28.图3为本发明实施例一的分光镜角度示意图；
29.图4为本发明实施例一的入射光谱λin图；
30.图5为本发明实施例一的摄像机1接收光谱λv；
31.图6为本发明实施例一的摄像机2接收光谱λir1；
32.图7为本发明实施例一的摄像机3接收光谱λir2；
33.图8为本发明实施例一的光谱情况趋势图；
34.图9为本发明的镜面调整件结构示意图；
35.图10为本发明的调整装置结构示意图；
36.图11为本发明实施例二的摄像组件结构示意图；
37.图12为本发明实施例二的分光镜角度示意图；
38.图13为本发明实施例二的入射光谱λin图；
39.图14为本发明实施例二的摄像机1接收光谱λv；
40.图15为本发明实施例二的摄像机2接收光谱λir1；
41.图16为本发明的实施例二的光谱情况趋势图；
42.图17为本发明实施例三的摄像组件结构示意图；
43.图18为本发明实施例三的分光镜角度示意图；
44.图19为本发明实施例三的入射光谱λin图；
45.图20为本发明实施例三的摄像机1接收光谱λv；
46.图21为本发明实施例三的摄像机3接收光谱λir2；
47.图22为本发明实施例三的光谱情况趋势图。
48.图中：1、防护外壳；2、摄像组件；21、第一摄像机；211、镜头；22、第二摄像机；23、第三摄像机；24、第一分光镜；25、第二分光镜；26、镜面调整件；261、安装套管；262、横向电机；263、横向转杆；264、竖向电机；3、图像采集卡；4、计算机；41、图像处理模块；5、调整装置；51、安装外套壳；52、移动槽；53、侧接电机；54、侧接轴承；55、底接电机；6、宽光谱照明灯。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
50.实施例一
51.请参阅图1，一种多光谱摄像装置，包括防护外壳1，防护外壳1的内部设置有摄像组件2，摄像组件2通过图像采集卡3与计算机4连接，计算机4内设置有与图像采集卡3对接的图像处理模块41，防护外壳1内设置有用于摄像组件2安装的调整装置5，防护外壳1的外侧设置有宽光谱照明灯6，摄像组件2通过但是不局限于usb、网线或cameralink中的一种与像采集卡3连接，像采集卡3获取图像之后传给计算机4内图像处理模块41进行图像分析，整个摄像装置通过防护外壳1包裹，有效阻止杂散光的影响，整体传输效果稳定，有效保证了多光谱摄像。
52.请参阅图2-图8，摄像组件2包括第一摄像机21、第二摄像机22、第三摄像机23、第一分光镜24、第二分光镜25和镜面调整件26，第一摄像机21和第二摄像机22竖向设置在防护外壳1内，第三摄像机23横向设置在防护外壳1内第一摄像机21和第二摄像机22的前端，第二摄像机22和第三摄像机23前端分别设置有第一分光镜24和第二分光镜25，第一分光镜24和第二分光镜25均通过镜面调整件26固定在防护外壳1内，第一摄像机21、第二摄像机22和第三摄像机23可以是彩色、红外或者黑白相机其中的一种或者多种，且第一摄像机21、第二摄像机22和第三摄像机23的前端均安装有镜头211，第一分光镜24和第二分光镜25的表面分别渡不同成分的反光膜，第一分光镜24和第二分光镜25分别对不同波段的光有透射和反射作用，第一摄像机21安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第二摄像机22、第三摄像机23安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir1 ir2波段的光谱图像，多摄像机组对同一被摄像物体进行拍照，可以获得一组同一视野范围区域的不同光谱图像，获取的一组图片可以描述不同波段的被摄像物体信息，再通过图像处理算法，对图片组进行融合，通过图像处理技术实现r\g\b\ir1\ir2最多五个不同波段光谱的融合图像信息，提高光谱融合图像处理效率。
53.请参阅图9，镜面调整件26包括安装套管261、横向电机262、横向转杆263和竖向电机264，安装套管261底端与竖向电机264的输出杆连接，竖向电机264底端固定在防护外壳1上，安装套管261上端一侧设置有横向电机262，横向电机262的输出端与横向转杆263连接，横向转杆263一端穿透安装套管261与第一分光镜24和第二分光镜25，镜面调整件26设置两组，分别用于第一分光镜24和第二分光镜25进行安装和调整，横向电机262带动于第一分光镜24和第二分光镜25倾斜角度进行调整，竖向电机264带动整个第一分光镜24和第二分光镜25进行分光角度进行调整，可根据需要进行多角度调整，满足使用者需求，提高整个装置
的适配性。
54.请参阅图10，调整装置5包括安装外套壳51、移动槽52、侧接电机53、侧接轴承54和底接电机55，安装外套壳51前端上下方均开设有移动槽52，移动槽52内安装有第一摄像机21、第二摄像机22或第三摄像机23，移动槽52侧端的安装外套壳51上设置有侧接电机53，侧接电机53的输出端穿透安装外套壳51与摄像机侧端连接，摄像机另一侧端通过侧接轴承54与移动槽52内端连接，安装外套壳51的下方设置有底接电机55，底接电机55的底端连接有安装板，底接电机55底端的安装板通过螺钉固定在防护外壳1内，侧接电机53可带动第一摄像机21、第二摄像机22或第三摄像机23进行摄像倾斜角度调整，根据摄像需要，底接电机55带动第一摄像机21、第二摄像机22或第三摄像机23进行左右角度调整，整个角度调整方便，且实现了多角度调整，满足安装和调整的便捷性。
55.为了更好的展现能够实现多光谱摄像装置的摄像过程，本实施例提出一种多光谱摄像装置的摄像方法，包括如下步骤：
56.步骤一：第一摄像机21、第二摄像机22和第三摄像机23通过调整装置5进行安装，并通过镜面调整件26对第一分光镜24和第二分光镜25进行位置固定；
57.步骤二：第一摄像机21、第二摄像机22和第三摄像机23通过第一分光镜24和第二分光镜25对同一被摄像物体进行拍照，可以获得一组同一视野范围区域的不同光谱图像，获取的一组图片可以描述不同波段的被摄像物体信息，再通过图像处理算法，对图片组进行融合；
58.步骤三：在摄像过程中，侧接电机53可带动第一摄像机21、第二摄像机22和第三摄像机23在移动槽52内通过侧接轴承54进行转动，从而调整拍摄角度，可根据需要对三台摄像机进行角度调整；
59.步骤四：横向电机262驱动横向转杆263带动第一分光镜24和第二分光镜25倾斜，竖向电机264驱动整个安装套管261和第一分光镜24和第二分光镜25进行旋转，从而调整分光角度。
60.实施例二：
61.请参阅图11-图16，第一摄像机21和第二摄像机22通过调整装置5对位，通过第一分光镜24和第二分光镜25对位进行光谱摄像，通过第一摄像机21安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第二摄像机22安装彩色或者红外或者黑白相机，可以获取ir1波段的光谱图像，在根据需要调整第一分光镜24和第二分光镜25的分光角度，便于不同的光谱摄像。
62.实施例三：
63.请参阅图17-图22，第一摄像机21和第三摄像机23通过调整装置5安装对位，通过第一分光镜24对位进行光谱摄像，通过第一摄像机21安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第三摄像机23安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir2波段的光谱图像，通过镜面调整件26调整第一分光镜24的分光角度，实现不同机位摄像机所进行的光谱摄像，增加不同波段光谱的融合图像信息。
64.综上所述，本发明提出的多光谱摄像装置及其方法，第一分光镜24和第二分光镜25的表面分别渡不同成分的反光膜，第一分光镜24和第二分光镜25分别对不同波段的光有透射和反射作用，第一摄像机21安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第二摄
像机22、第三摄像机23安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir1 ir2波段的光谱图像，多摄像机组对同一被摄像物体进行拍照，可以获得一组同一视野范围区域的不同光谱图像，获取的一组图片可以描述不同波段的被摄像物体信息，再通过图像处理算法，对图片组进行融合，通过图像处理技术实现r\g\b\ir1\ir2最多五个不同波段光谱的融合图像信息，提高光谱融合图像处理效率，横向电机262的输出端与横向转杆263连接，横向转杆263一端穿透安装套管261与第一分光镜24和第二分光镜25，镜面调整件26设置两组，分别用于第一分光镜24和第二分光镜25进行安装和调整，横向电机262带动于第一分光镜24和第二分光镜25倾斜角度进行调整，竖向电机264带动整个第一分光镜24和第二分光镜25进行分光角度进行调整，可根据需要进行多角度调整，满足使用者需求，提高整个装置的适配性，底接电机55的底端连接有安装板，底接电机55底端的安装板通过螺钉固定在防护外壳1内，侧接电机53可带动第一摄像机21、第二摄像机22或第三摄像机23进行摄像倾斜角度调整，根据摄像需要，底接电机55带动第一摄像机21、第二摄像机22或第三摄像机23进行左右角度调整，整个角度调整方便，且实现了多角度调整，满足安装和调整的便捷性，摄像组件2通过但是不局限于usb、网线或cameralink中的一种与像采集卡3连接，像采集卡3获取图像之后传给计算机4内图像处理模块41进行图像分析，整个摄像装置通过防护外壳1包裹，有效阻止杂散光的影响，整体传输效果稳定，有效保证了多光谱摄像，第一摄像机21和第三摄像机23通过调整装置5安装对位，通过第一分光镜24和第二分光镜25对位进行光谱摄像，通过第一摄像机21安装彩色相机，可以获取r\g\b三个波段光谱图像，第三摄像机23安装彩色或者红外或者黑白相机，可以分别获取ir2波段的光谱图像，通过镜面调整件26调整第一分光镜24和第二分光镜25的分光角度，实现不同机位摄像机所进行的光谱摄像，增加不同波段光谱的融合图像信息。
65.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。