中科院空天信息创新研究院研制完成“便携式植被图像信息采集系统”

   日期:2020-10-10     来源:中国仪器网    浏览:23    评论:0    
核心提示:日前,中国科学院空天信息创新研究院研制完成“便携式植被图像信息采集系统”。
  日前,中国科学院空天信息创新研究院研制完成“便携式植被图像信息采集系统”。研究团队围绕冠层图像同步采集、冠层信息提取、数据实时共享等关键技术,针对原始冠层图像信息获取这一核心问题开展技术攻关,研制出能够配套LAI-2200系列使用的便携式植被图像信息采集系统。该系统通过前端的图像传感器和鱼眼镜头,同步LAI-2200冠层分析仪采集植被图像信息,实现一键控制,响应时间小于1秒,最大可支持存储8万张植被图像并具备远程实时传输能力。目前,已在全国13个站点完成仪器布设。
  
  定量遥感综合利用了地面观测、航空、空间遥感平台与多种载荷探测器协同观测的数据,经过物理模型,统计模型或模型耦合,对观测对象或现象的特征、关系与变化的数量化处理与呈现,定量产品在应用之前需要经过严格的定标和真实性检验。为了实现定量遥感的实证性,明确性和客观性,当前定量遥感理论研究重点是尺度问题与病态反演问题。
  
  遥感应用从影像定性分析到定量产品服务的发展过程中,有效地推动和拓展了遥感数据在减少灾害损失;监测空气质量对健康的影响;改善能源资源管理;应对全球气候变化;认识水循环与改进水资源管理;改进气象与天气预报和预警;提高对陆地、海岸、海洋生态系统的保护;可持续农业与减少荒漠化;保护生物多样性等多个领域的应用进步,应用水平与质量不断提高了,形成巨大的社会经济效益,造福整个人类社会。遥感图像的定性分析是对观测对象的性质、特点、发展变化规律的主观判断,是形成定量产品的前提,是定量遥感研究的有机组成部分。
  
  
  植物冠层分析仪
  
  可广泛应用于农业生产和农业科研,为进行冠层光能资源调查,测量植物冠层中光线的拦截,研究作物的生长发育、产量品质与光能利用间的关系,仪器用于400nm-700nm波段内的光合有效辐射(PAR)测量、记录,测量值的单位是平方米·秒上的微摩尔(μmols-1m-2)。
  
  利用鱼眼镜头和CCD图像传感器获取植物冠层图像,通过专用分析软件,获得植物冠层的相关指标和参数。利用鱼眼镜头成像测量植物冠层数据,只操作一次即可,简化了传统测量方法要一天定点多次测量的繁复工作,而且利用图像法测量冠层可以主动避开不符合计算该冠 层结构参数的冠层空隙部分,也可以躲开不符合测量计算的障碍物。
  
  植物冠层图象采用了冠层孔隙率与冠层结构相关的原理。它是根据光线穿过介质减弱的比尔定律,在对植物冠层定义了一系列假设前提的条件下,采用半理论半经验的公式,通过冠层孔隙率的测定,计算出冠层结构参数。这是目前世界上各种冠层仪一致采用的原理。植物冠层图象采用的是对冠层下天穹半球图像分析测量冠层孔隙率的方法,该方法是各类方法中精确和省力、省时、快捷方便的方法。
  
  植物冠层图像由鱼眼图像捕捉探头(由鱼眼镜头及CCD图像传感器组成)、内置25个PAR传感器的测量杆(摇臂)、笔记本电脑、图像采集软件及图像 分析软件、高容量的可充电电池组组成。鱼眼探头安装在一个很轻的摇臂的顶端,它可以获取150°视角的鱼眼图像。图像的显示和存贮由配置的笔记本计算机完成。
  
  图片采集处理系统主要功能包括单片机控制ISP-PLD器件,实现对摄像头的图像高速采集与存储,单片机图像压缩与PC机串行通信实现图像数据的传输,在PC机端实现图像处理和显示等。在图像采集处理系统中,系统设计通常遵循三种设计模式:硬件采集一软件处理模式、分离式硬件采集和处理模式以及一体化硬件采集和处理模式,三种方案具有各自特点,适用于不同场合。
  
  PC图像采集卡:图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分,在基于PC机的机器视觉系统中,图象采集卡是控制摄像机拍照,完成相机输出的视频信号的实时数据采集,并提供与PC的高速接口,是协调整个系统的重要设备。
  
  PC图像处理卡:它是在图像采集卡的基础上,增加了图像分析、处理等功能。目的是提高图像信号的实时处理能力、降低主控系统在图像处理过程中对资源的要求,从而提高系统整体处理能力。
  
  嵌入式板卡及设备:嵌入式板卡在功能上和PC图像采集卡类似,嵌入式从一开始就是针对具体应用的,因此嵌入式板卡的设计原则是在实现图像采集的基础上针对具体应用作相应调整。对应的嵌入式视觉系统也是完成的是较为具体的功能,并不要求全能,但必须能够依据系统设计规格,有效率的发挥出硬体的运算能力,使得产品达到效率/价格比的最佳化,同时要求自动完成所设定的工作。
  
  智能相机:智能相机实际上是嵌入式视觉系统的集成化,它通过提高机器视觉系统的集成度,删减一些部必要的接口和电路,大幅度缩小系统体积,在提高系统稳定性的同时,大幅度降低生产的成本。
  
  新闻来源:中国科学院空天信息创新研究院
 
日期: 2020-10-10
标签: 中国科学院空天信息创新研究院 提取 实时共享 图像传感器 传感器 眼镜
 
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