30FPS 边缘实时计算:快照式视频高光谱重塑 NDVI 与 MCARI 指数反演,开启动态遥感新时代

2026-07-30
 

航空遥感和植保农业中,高光谱相机因能获取连续、窄带的光谱数据,一直是核心检测设备。但在实际飞行作业中,目前主流的线阵推扫式(Push-broom)架构在工程落地上面临两个问题:

01
对航线姿态要求极高

推扫成像依赖飞机的绝对直线匀速飞行。气流引起的任何抖动或侧滚,都会让画面产生严重的运动伪影和几何畸变。后期需要依赖高精度惯导进行繁琐的几何校正与图像拼接。

02
数据离线处理,缺乏时效性:

传统系统属于“本地采集-地面处理”模式。飞完一圈后,海量原始高光谱数据需要拷贝到工作站进行集中反演,从飞行作业到拿到分析结果通常需要数天时间,无法做到现场即时决策。

针对上述限制,技术团队引入了英国牛津大学开发的Living Optics快照式视频高光谱相机,并完成了无人机自主平台的一体化集成与软硬件调通。通过在边缘端直接运行算法,实现了高光谱数据的实时视频流输出。

 

软硬件集成:机载边缘视频高光谱系统

经过结构适配与接口调试,整套软硬件系统已经完成了标准化集成,具备了直接出场作业的条件。

快照式(Snapshot)成像机制
 

与通过位移拼接的推扫相机不同,Living Optics采用快照式二维面阵成像。相机在单次曝光内即可抓取全幅的空间信息与光谱信息,最高支持 30fps 的视频级采集。这种机制在物理层面上避免了机身抖动和风阻引起的画面扭曲,保证了飞行状态下的图像完整性。

空间与光谱通道对齐
 

系统将500万像素的高清彩色通道与光谱通道融合,在440–900 nm(可见光至近红外)波段内,提供96个连续光谱通道,兼顾了空间边缘识别率与光谱分辨率。

 

农业航摄测试与边缘算法数据验证

近期,技术团队搭载该系统在农田环境下进行了自主巡航测试。相机在采集光谱数据的同时,直接调用边缘设备进行实时计算

 
 

1、原始RGB视界(肉眼感知)

航摄画面中呈现为均匀的绿色植被,肉眼及常规可见光相机无法分辨其细微的生理代谢差异与早期逆境。

 

 
 

2、NDVI(归一化差值制备指数)机载实时反演

依托机载边缘算力,数据无需带回地面后处理,直接在航摄过程中即时生成NDVI空间分布图。测试证实,地面接收终端能够实时接收 NDVI 视频流,直观地展现出不同区域的植被覆盖度。

 

 
 

3、MCARI(改良叶绿素吸收反射指数)

依托机载边缘算力,数据无需带回地面后处理,直接在航摄过程中即时生成NDVI空间分布图。测试证实,地面接收终端能够实时接收 NDVI 视频流,直观地展现出不同区域的植被覆盖度。

 

 

自主平台上的边缘计算

这套机载高光谱系统的核心优势,在于它不只是一个传感器,而是一个完整的机载边缘计算平台

  · 本地实时计算:包括辐射校正、光谱解混以及NDVI、 MCARI指数反演在内的复杂算法,全部在NVIDIA边缘设备上独立运行。数据在机载端即完成了从“原始信号”到“结果图层”的转化,极大节省了无线传输链路的带宽需求。

  · 开放式软件生态: 系统提供标准、完善的PythonROS(机器人操作系统)API接口。开发人员可以根据具体业务需求,把定制化的分类模型或异常检测算法直接部署到边缘设备,实现一体化的作业流。

56f444d0932d9dbe6b40a8beab9af351.png

本套完成软硬件集成、并通过实际农业航摄测试的机载视频高光谱系统,现已正式面向市场推广。它改变了传统高光谱离线、慢速的工作模式,让航空遥感和农业植保进入实时视频流时代。

微信图片_20260420171429_1839_245.png

 
Living Optics高光谱相机
 

 

 

 

其他新闻

  • 30FPS 边缘实时计算:快照式视频高光谱重塑 NDVI 与 MCARI 指数反演,开启动态遥感新时代

    北京威盛技术团队引入了英国牛津大学开发的Living Optics快照式视频高光谱相机,并完成了无人机自主平台的一体化集成与软硬件调通。通过在边缘端直接运行算法,实现了高光谱数据的实时视频流输出。

    0 2026-07-30
  • 毫秒级瞬态成像:高速摄影在弹道学与燃烧分析中的应用

    针对弹道与燃烧测试的高标准要求,Chronos高速相机系统集成了高分辨率与高帧率性能,能够为高速事件的捕捉提供可靠的数据支持。

    6 2026-07-24
  • Hyper-Cam系列发展历程|Telops持续推动高光谱成像技术演进

    高光谱成像技术的发展,始终伴随着更高性能、更高灵活性以及更广泛应用场景的探索。多年来,Telops持续推动高光谱成像技术的发展,不断拓展技术边界,并凭借丰富的经验,为先进成像与数据分析提供值得信赖的技术支持。

    10 2026-07-21
  • 快照式视频高光谱相机对各行业的影响及其颠覆性应用

    Living Optics——更快、更便携、更易用的快照式视频高光谱相机 。虽然高光谱成像技术已经存在很长时间了,但传统方法限制了其应用。值得庆幸的是,随着新型快照成像技术的出现,高光谱成像技术已准备好发展成为一项在众多行业中都不可或缺的宝贵技术。

    66 2026-06-30
  • TELOPS 红外热像仪

    TELOPS(泰洛普斯)2000 年创立于加拿大魁北克市,现隶属于 Exosens 集团,是全球顶尖科研级制冷型红外成像设备厂商,专精高速红外、多光谱、高光谱红外探测系统,产品面向高校科研、航空航天、国防、工业精密测试、环境监测领域,中国区官方总代理为北京锐盛光电科技有限公司。

    92 2026-06-23
  • 视频高光谱 AI边缘计算在农业科研中的三大优势

    从提前预警作物风险、田间便捷检测,到联动智能技术搭建农业数据体系,高光谱成像以三大核心优势,彻底革新传统农业科研模式。在全球粮食紧缺的大环境下,这项技术将持续赋能智慧农业,实现增产、降耗、提质,为粮食安全筑牢技术防线。

    31 2026-06-17
  • Telops高速红外热像仪全工况制动系统测温方案

    Telops高速红外热像仪凭借微秒级成像、超高帧频与宽温域能力,在汽车安全气囊(毫秒级起爆)与刹车系统(高频摩擦热)测试中,实现瞬态热过程捕捉、温度场量化与失效溯源,是研发与认证的核心设备。

    21 2026-06-17
  • 如何借助Chronos 2.1-HD高速相机实现火箭自主着陆?

    随着航空航天、先进制造、流体力学以及燃烧研究的发展,高速成像技术的应用范围也在不断扩大。Chronos 2.1-HD支持1920×1080分辨率下1000fps高速拍摄,同时具备紧凑化设计,可适应实验室与外场测试等多种应用环境。

    23 2026-06-03
  • 「光谱之眼,空中洞察」Living Optics 让无人机拥有“光谱视觉“

    本次无人机\x26amp;Living Optics高光谱集成方案,真正做到: 轻量化、易上手、高稳定、高精度。打破了传统高光谱设备 “笨重、难用、门槛高” 的壁垒,让专业级高光谱遥感真正走进低空作业场景。

    36 2026-06-03
  • OGI GasCore:TELOPS全新红外气体泄露检测机芯,洞悉无形之气,守护核心安危

    在能源转型的关键时期,安全与环保是石油化工企业的生命线。OGI GasCore以其领先的NECL指标、灵活的集成能力和专业的光谱技术,为油气与化工行业建立了更高灵敏度、更高可靠性、更高集成度的遥感检测标准。

    39 2026-05-22