本發(fā)明涉及圖像采集與環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，具體地說是一種圖像采集裝置及增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增強植被指數(shù)(enhancedvegetationindex,evi)是在歸一化植被指數(shù)(normalizeddifferencevegetationindex,ndvi)的基礎(chǔ)上，通過加入藍色波段以矯正土壤背景和氣溶膠散射對植被指數(shù)的影響而設(shè)計的。增強植被指數(shù)是遙感監(jiān)測植被生理異常特征、植被的長勢與分布、農(nóng)田干旱的重要參數(shù)之一。

目前遙感反演evi的數(shù)據(jù)源主要包括衛(wèi)星遙感影像和飛機遙感影像，但是存在諸多缺陷：衛(wèi)星的飛行軌道和重訪周期是衛(wèi)星發(fā)射前就預(yù)設(shè)好的，一般較為固定；飛機遙感的成本十分昂貴，且靈活性差，對天氣條件要求高，飛行空域管制嚴格。

此外，地面平臺也是圖像采集裝置的搭載平臺之一，但是現(xiàn)有的地面平臺也存在成本高，靈活性差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)以上技術(shù)內(nèi)容的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像采集裝置，以實現(xiàn)方便靈活地、實時地獲取植被的圖像數(shù)據(jù)；一種增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)圖像采集裝置提供的圖像數(shù)據(jù)，得出增強植被指數(shù)值。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種圖像采集裝置，所述圖像采集裝置包括：控制器，適用于存儲、發(fā)射所述圖像傳感器收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)；所述控制器包含圖像傳感器接口模塊、無線通信模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，電源管理模塊；所述圖像傳感器接口模塊用于連接控制器與圖像傳感器，所述圖像傳感器接口模塊采用防雷保護措施，所述無線通信模塊用于發(fā)射所述圖像傳感器收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲所述圖像傳感器收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)，所述電源管理模塊用于控制圖像傳感器的供電，無線通信模塊的供電，管理供電電源。圖像傳感器，用于將所述圖像采集器采集的圖像轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)并且傳送給所述控制器；電源模塊，用于對所述圖像采集裝置正常工作長時間供電；支架，用于對所述圖像采集裝置進行固定與位置調(diào)整。

所述圖像采集裝置還包括圖像采集器，所述圖像采集器能夠同時、分別采集若干種波段的圖像。所述圖像采集器用于在所述增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)中采集圖像，并且采集電磁波譜中的一種或者幾種不同波段的圖像，每種中心波長的波段所形成的圖像被所述圖像采集器單獨采集。因此，所述圖像采集器能夠采集若干種圖像，每種圖像是一種或者幾種中心波長的波段所形成的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式，所述圖像采集器包括第一攝像單元，第二攝像單元，第三攝像單元；所述第一攝像單元適用于采集中心波長為0.865μm的近紅外波段的圖像、所述第二攝像單元適用于采集中心波長為0.655μm的紅色波段的圖像，所述第三攝像單元適用于采集中心波長為0.485μm的藍色波段的圖像。所述圖像采集器至少能夠采集包括中心波長為0.865μm的近紅外波段的圖像，中心波長為0.655μm的紅色波段的圖像，中心波長為0.485μm的藍色波段的圖像，但是不限于以上幾種。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式，所述支架將所述圖像采集裝置固定于地面、平臺與建筑物，通過調(diào)整支架使得所述圖像采集器自由地旋轉(zhuǎn)水平角度和垂直角度。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施形式，所述圖像采集裝置可以任意設(shè)定圖像采集時間，并且圖像采集的最小時間間隔為1小時。所述圖像采集裝置采集圖像的時間長短與時間間隔能夠根據(jù)實際情況設(shè)定，其中采集圖像的時間間隔最小為1小時。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提供了一種增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括根據(jù)第一方面所提供的圖像采集裝置；圖像接收裝置，所述圖像接收裝置用于接收所述控制器發(fā)射的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析裝置，所述數(shù)據(jù)分析裝置根據(jù)所述圖像接收裝置所接收的圖像數(shù)據(jù)，通過分析、計算得到增強植被指數(shù)值。

所述數(shù)據(jù)分析裝置根據(jù)所述圖像數(shù)據(jù)得出不同波段的地表反射率，并且能夠通過計算得到增強植被指數(shù)值。所述圖像采集器所采集的圖像通過圖像傳感器轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)被所述控制器傳送至所述圖像接收裝置，所述數(shù)據(jù)分析裝置將所述圖像接收裝置接收的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地表反射率，最終通過分析計算得到增強植被指數(shù)值。

所述數(shù)據(jù)分析裝置進一步用于根據(jù)如下公式計算增強植被指數(shù)值：

其中，ρ1為中心波長為0.865μm的近紅外波段的地表反射率；ρ2為中心波長為0.655μm的紅色波段的地表反射率；ρ3為中心波長為0.485μm的藍色波段的地表反射率。

本發(fā)明所提供的圖像采集裝置，能夠方便靈活地采集圖像，克服了現(xiàn)有技術(shù)中衛(wèi)星和飛機搭載平臺的缺陷，使用成本低；增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)及時方便地分析出增強植被指數(shù)值，實現(xiàn)了植被長勢的遠程監(jiān)測的目的，為農(nóng)作物長勢監(jiān)測提供實時數(shù)據(jù)，服務(wù)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)；同時，對于分析和掌握植被生理異常特征、植被的長勢與分布、農(nóng)田是否需要灌溉提供重要的研究數(shù)據(jù)，為科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有價值的信息。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的圖像采集裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制器的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；

圖4是本發(fā)明的圖像采集裝置的實物圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面對本發(fā)明進行更詳細、全面的描述。給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明可有以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于下文中所描述的實施例。

圖1是本發(fā)明的圖像采集裝置的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的圖像采集裝置100包括圖像采集器101，所述圖像采集器101能夠同時、分別采集若干種波段的圖像。所述圖像采集器101用于在所述增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)中采集圖像，并且采集電磁波譜中的一種或者幾種不同波段的圖像，每種中心波長的波段所形成的圖像被所述圖像采集器單獨采集。因此，所述圖像采集器能夠采集若干種圖像，每種圖像是一種或者幾種中心波長的波段所形成的圖像。

所述圖像采集器101可以進一步包括第一攝像單元110，第二攝像單元111，第三攝像單元112；所述第一攝像單元110適用于采集中心波長為0.865μm的近紅外波段的圖像，所述第二攝像單元111適用于采集中心波長為0.655μm的紅色波段的圖像，所述第三攝像單元112適用于采集中心波長為0.485μm的藍色波段的圖像。所述第一攝像單元110，所述第二攝像單元111，所述第三攝像單元112可以同時采集圖像，也可以其中一個或者兩個攝像單元采集圖像。所述圖像采集器101包含若干個攝像單元，每個攝像單元采集不同波段的圖像，所采集圖像均為地表反射率圖像，用于增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。

所述圖像采集器101不限于采集以上三種波段的圖像，還能夠采集電磁波譜中其他波段的圖像，例如，采集中心波長為0.410μm的紫光波段的圖像。還能夠分別采集幾種不同波段的圖像，例如能夠采集中心波長為0.865μm的近紅外波段和中心波長為0.655μm的紅色波段的圖像，并且同時采集中心波長為0.485μm的藍色波段和中心波長為0.410μm的紫光波段的圖像。

圖像采集裝置100還包括圖像傳感器102，用于將所述圖像采集器采集的圖像轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)并且傳送給控制器。

圖像采集裝置100還包括電源模塊103，用于對所述圖像采集裝置正常工作長時間供電，電源模塊分為鋰電池與太陽能充電模塊兩部分，其中鋰電池為5200mah大容量鋰電池，太陽能充電模塊為5v、2a單晶體太陽能電池。

圖像采集裝置100還包括支架104，用于對所述圖像采集裝置進行固定與位置調(diào)整，支架104將所述圖像采集裝置100固定于地面、平臺與建筑物，通過調(diào)整支架100使得所述圖像采集器101自由地旋轉(zhuǎn)水平角度和垂直角度。所述支架能任意調(diào)節(jié)所述攝像單元的方位，所述支架可以選用三角支架，也可以選用固定于墻壁或電線桿的吊架。

所述圖像采集裝置100可以任意設(shè)定圖像采集時間，并且圖像采集的最小時間間隔為1小時。所述圖像采集裝置100具有時間設(shè)定功能，既能夠設(shè)定所述圖像采集器101的采集圖像時間，也可以設(shè)定所述圖像采集器101的采集圖像的時間間隔。

圖2是本發(fā)明的控制器的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，本發(fā)明的控制器200，適用于存儲、發(fā)射所述圖像傳感器101收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)，所述控制器200采用stm32l151系列的低功耗32位cpu，所述控制器200包含圖像傳感器接口模塊201、無線通信模塊202、數(shù)據(jù)存儲模塊203、電源管理模塊204。所述圖像傳感器接口模塊201用于連接所述控制器200與所述圖像傳感器102，所述圖像傳感器接口模塊201采用rs485通信總線，接口采用了防雷保護措施。所述無線通信模塊202用于發(fā)射所述圖像傳感器102收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)，采用華為mu-902s通信模塊，支持的通信方式有：gprs/edge/wcdma/hspa。所述數(shù)據(jù)存儲模塊203用于存儲所述圖像傳感器收集并且轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)，采用大容量flash模塊和fram模塊的組合方式，采用高速spi總線通信。所述電源管理模塊204用于控制圖像傳感器的供電，無線通信模塊的供電，管理供電電源。

圖3是本發(fā)明的增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)300，包括所述的圖像采集裝置100；圖像接收裝置301，用于接收所述控制器200發(fā)射的圖像數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析裝置302，所述數(shù)據(jù)分析裝置302根據(jù)所述圖像接收裝置301所接收的圖像數(shù)據(jù)得出不同波段的地表反射率，然后通過分析、計算得到增強植被指數(shù)值。所述數(shù)據(jù)分析裝置301進一步用于根據(jù)如下公式計算增強植被指數(shù)：

其中，ρ1為中心波長為0.865μm的近紅外波段的地表反射率；ρ2為中心波長為0.655μm的紅色波段的地表反射率；ρ3為中心波長為0.485μm的藍色波段的地表反射率。

當(dāng)所述圖像采集器采集的圖像為其他波段的圖像時，例如采集中心波長為0.410μm的紫光波段的圖像，中心波長為0.550μm的綠光波段的圖像，中心波長為0.610μm的橙光波段的圖像，也可以應(yīng)用所述增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)計算增強植被指數(shù)值，此時以上公式中的系數(shù)發(fā)生變化。

當(dāng)所述圖像采集器同時采集幾種不同波段的圖像時，也適用于所述增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。例如所采集圖像為中心波長為0.865μm的近紅外波段和中心波長為0.655μm的紅色波段的圖像，中心波長為0.485μm的藍色波段和中心波長為0.410μm的紫光波段的圖像，或者其他幾種不同波段的圖像，仍然適用于所述增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)計算增強植被指數(shù)值。

圖4示意了圖像采集裝置的實物圖。如圖4所示，該圖像采集裝置應(yīng)用于農(nóng)田中，支架將圖像采集裝置固定于地表面。由于圖像采集裝置功耗低并且配置有太陽能充電模塊，因此實現(xiàn)長期無人看守情況下正常工作。通過調(diào)整支架，三個攝像單元的水平角度與垂直角度可以任意調(diào)整，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)研究的方便靈活的采集圖像的需求。

以上記載了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本發(fā)明的精神和范圍不限于這里所公開的具體內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而做出更多的實施方式和應(yīng)用，這些實施方式和應(yīng)用都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。本發(fā)明的精神和范圍不由具體實施例來限定，而由權(quán)利要求來限定。

附圖標(biāo)記列表

100圖像采集裝置；

101圖像采集器；

102圖像傳感器；

103電源模塊；

104支架；

110第一攝像單元；

111第二攝像單元；

112第三攝像單元；

200控制器；

201圖像傳感器接口模塊；

202無線通信模塊；

203數(shù)據(jù)存儲模塊；

204電源管理模塊；

300增強植被指數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)；

301圖像接收裝置；

302數(shù)據(jù)分析裝置