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申请/专利权人：塔里木大学

摘要：本发明公开了一种果树果品近地面遥感监测装置和方法，属于快速无损检测技术领域。本发明双镜头组合多角度获取图像等效昆虫复眼成像，多光谱相机和高光谱相机在轨道上水平和垂直方向移动获得半球空间的多角度光谱图像，偏振方向相互垂直两相机同步采集，水平方向多光谱相机果树冠层结构成像，垂直方向高光谱相机果品品质功能成像。通过多角度偏振定标和室内外多角度定量检测模型传递方法，获取果树冠层空间结构和果品表面纹理多尺度空间分布特征，本实施例中使用的监测装置由于有距离和角度方位预测功能，可以在远距离获得高精度光谱差异图像。在高精度近地面遥感果树果品品质方面有很重要的作用。

主权项：1.一种果树果品品质近地面遥感监测方法，其特征在于，以固定的植物为中心，利用移动检测平台调整高光谱相机和多光谱相机的位置，对植物进行多点多角度拍摄，多光谱相机和高光谱相机在轨道上水平和垂直方向移动获得半球空间的多角度光谱图像，利用半球多角度空间采集图像，建立高精度多角度偏振定量检测模型，仿生模拟昆虫复眼成像过程；通过不同距离不同角度光谱数据融合，获得不同尺度高分辨图像，通过特征波段图像融合，实现大视场高分辨光谱成像，然后把拍摄得到的数据发送给控制器进行处理，最终得到监测结果；基于仿生复眼式多波段，通过多光谱相机和高光谱相机偏振方向垂直的检测装置对固定枣园枣树，多角度偏振高光谱近地面检测，具体的检测方法如下：（1）多角度偏振数据采集方法具体以固定目标为中心，在果树或待测样品同一方位摆放标准板，通过移动相机选择合适位置，依次拍摄样品在5度、10度和15度不同方位信息；依据红枣的大小，在不同方位旋转镜头前的偏振片拍摄；获取0度、45度、90度、135度；0度、60度和120度的多角度偏振数据；（2）多角度偏振定标方法室内模拟定标场:样品标记后利用super1520便携式光谱仪和高光谱相机暗箱分别采集光谱和理化指标建立定量检测模型M1；M1通过不同角度和偏振方向的方位辐射定标和偏振定标后，建立偏振角度与光照角度对应的定量检测模型库M2；（3）室内外多角度定量检测模型传递方法利用super1520便携式光谱仪和高光谱相机暗箱，采集果品的光谱和理化指标建立室内定量检测模型，基于上述的多角度偏振定标方法，实现室内便携式光谱定量检测模型和室内多角度定量检测模型传递；室内定量检测模型到室外定量检测模型传递；（4）图像特征提取和融合方法通过分析空间频率和不同波段间相关性，进行特征提取匹配和不同分辨率图像融合；对典型红枣目标角度和空间频率特征扩展，典型背景特征扩展，构建海量红枣目标和典型背景数据库，提取目标和背景统计特征差异，开展红枣快速精细化检测基础；（5）双目正交偏振相机模型：双目相机前端加装正交偏振片，获得不同偏振特征的立体高光谱图像；选择枣树表面正入射方向，水平偏振相机探测偏振平行分量定向镜面反射为主，垂直偏振方向相机探测垂直分量漫反射为主；分别建立水平和垂直偏振背景谱模型，通过不同角度空间融合及正交差分获得红枣的表面纹理和边缘结构信息；（6）空间光调制器虚拟枣树冠层结构场景：高光谱相机等效为圆孔衍射受限系统不同距离菲涅尔衍射成像模型；枣树冠层不同结构特征等效成不同方向传播的空间频率加权组合，所述空间频率为平面角谱；通过计算获得高光谱相机不同距离和角度的仪器响应函数，利用空间光调制器SLM做枣树场景重构显示，所述响应函数为点扩散函数PSF；具体建立拍摄枣园高光谱图像，通过傅里叶变换处理，获得枣树不同空间频率的角谱特征；通过纹理特征分析的灰度共生矩阵，抽取枣园图像结构特征；通过加载空间光调制器SLM，室内投影，等比例室内枣树结构仿形，像方截止频率和物方截止频率不同；依据高光谱相机的像素大小，计算截止空间频率；通过物象对应关系，获得物方的空间频率或成像区域范围；通过双目SLM做高光谱相机仪器响应函数；获得非相干光照明的仪器响应函数；利用空间光调制器SLM模拟仿真不同空间截止频率，不同角度结构光投影，反演空间结构；类似立体相机，做枣园虚拟场景重构；枣园枣树等效为不同结构特征截面的几何体模型做结构和方位空间校准；（7）双目偏振探测模型和应用①建立偏振波谱库做特征识别，通过双目偏振相机分别获得不同方向红枣端元波谱，通过大量实验数据分类训练样本，提取偏振高光谱特征；分别建立四个不同偏振方向0,45,90,135偏振标准波普库；分别建立红枣高光谱偏振参量线偏振度dolp和偏振相角orient标准库；②反演模型构建：实地调查数据，将红枣调查点与实测含水量和纹理品质特征在空间上一一对应起来；高光谱图像灰度值与红枣品质对应；实地调查数据包括：枣园红枣高光谱图像、红枣不同位置坐标和将该坐标的红枣采集回来测量水分；波段运算，将不同波段的高光谱数据，建立图像灰度值和水分糖度品质信息的对应关系，通过图像灰度值与品质对应关系，建立红枣水分、糖度空间分布无损检测模型。

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