基于无人机的光谱信息采集装置设计开题报告

1. 研究目的与意义

通过在无人机上搭载光谱相机传感器拍摄反射光谱图像，获取农情信息，利用Matlab、Envi等图像数据分析和处理软件，分析图像数据，判断各类作物和不同条件下的光谱差异，进行方差分析，生成特征光谱曲线。

利用低空飞行平台获取农作物图像信息具有以下几点意义：（1）能够获取低空高分辨率图像；（2）具有机动快速的响应能力，作业选择性强；（3）使用维护成本低，对获取数据时地理、空域以及气象条件要求低；（4）自主性强。

2. 国内外研究现状分析

oppelt等将热红外成像仪和多光谱相机集成到无人机系统中，通过获取的热红外数据以及多光谱数据分析了织物表面的温度和光谱信息，并得到了植物的叶绿素含量和叶面积指数。

meguro等将热红外相机、可将光相机和火灾探测传感器集成到无人机系统中，通过结合图像分割序列、图像稳定处理器等实现对目标的实时探测。

通过试验利用装载于无人直升机上的热成像仪和多光谱成像传感器获取植物表面温度分布图片和反射光图片，计算出有效的植物叶面指数和叶绿素含量等参数，分析植物水分胁迫状况和植物冠层温度分布。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：设计搭建多旋翼无人机机体，设计飞控，设计航拍云台，选定相机，进行光谱应用改装，选定主要作物，通过使用航拍光谱相机定期检测健康、染病林业作物的光谱图像，对作物航拍图像进行光谱分析和病情诊断。

时间计划：12周：文献检索和背景知识储备；34周：方案设计； 513周：采集装置设计与搭建，开展验证性实验和功能分析；1415周：撰写论文。

4. 研究创新点

（1）在不安装稳定云台的情况下，空中的气流扰动或无人机机体控制无法避免的振动和残差会直接影响到光谱相机的成像质量，通过云台的稳像功能，光谱相机能够更加便捷高效地应用到农情监测上。

（2）根据轻小型无人机载重小、机动灵活的特点以及无人机结构和载荷需要，尽可能降低了无人机云台的重量，有利于提高相机传感器和无人机系统的工作效率。