本技術(shù)涉及數(shù)據(jù)采集與處理領(lǐng)域，特別是涉及一種無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置、含鋰偉晶巖識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、依據(jù)金屬陽(yáng)離子的電子躍遷和水、羥基離子、碳酸根及硫酸根等引起的分子振動(dòng)是無(wú)人機(jī)高光譜研究的紅外光譜基礎(chǔ)(hunt?and?ashley,1979；燕守勛等，2003；連云長(zhǎng)等，2005)。在鋰礦物的識(shí)別中，采用紅外光譜可識(shí)別含礦偉晶巖和不含礦偉晶巖(王珊珊等，2023；任廣利等，2022)。因?yàn)檎惩恋V物光譜診斷特征主導(dǎo)了鋰礦物的光譜診斷特征，粘土礦物與鋰礦物光譜難以區(qū)分(cardoso-fernandes?et?al.,2021)，大量的含鋰礦物光譜測(cè)量結(jié)果顯示，鋰云母和白云母在光譜上難以區(qū)分。

2、近年來(lái)，衛(wèi)星遙感逐漸用來(lái)研究偉晶巖鋰礦或者鹵水鋰礦的識(shí)別(cardoso-fernandes?et?al.,2020)。采用衛(wèi)星高光譜和多光譜開(kāi)展鋰礦物信息的提取，如采用zy1e光譜和gf2開(kāi)展鋰礦化異常圈定(高一航等，2023)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行偉晶巖信息的提取(李婉悅等，2023)，利用高光譜開(kāi)展鋰礦物的精確提取(booysen?et?al.,2022)。采用aster識(shí)別偉晶巖鋰礦遙感異常并圈定靶區(qū)(金謀順等，2019；徐興旺等，2019；cardoso-fernandes?et?al.,2019)。但是，空間分辨率低的衛(wèi)星多光譜和高光譜很少能直接探測(cè)小尺寸的地質(zhì)體(eskandari?et?al.,2023)。衛(wèi)星高分辨率遙感提供高的空間分辨率，如worldview-3最高分辨率0.3米，并提供了8個(gè)可見(jiàn)光和近紅外(visible?and?near-infrared，vnir)波段和8個(gè)短波紅外波段(short-wave?infrared，swir)，是開(kāi)展偉晶巖識(shí)別的利器(worldview-3specifications,2013；kruse?and?perry,2012；金謀順等，2019)，其僅提供數(shù)個(gè)短波紅外波段，不能精確識(shí)別含鋰偉晶巖，前期在塔什達(dá)坂鋰礦田采用worldview-3?swir短波紅外波段開(kāi)展研究，發(fā)現(xiàn)偉晶巖脈與周邊圍巖worldview-3?swir圖像采樣光譜基本一樣，無(wú)法區(qū)分偉晶巖與圍巖。

3、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)彌補(bǔ)了機(jī)載勘測(cè)和地面勘測(cè)之間的觀測(cè)差距，可搭載不同的傳感器獲取高分辨率的空間、光譜和時(shí)間數(shù)據(jù)，有助于實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦快速、高效突破(beyer?et?al.,2019；heincke?et?al.,2019；van?der?meer?et?al.,2012)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的光譜成像成功應(yīng)用到勘探稀土中(booysen?et?al.,2019)，jackisch等(2020)根據(jù)無(wú)人機(jī)載攝影，采用傳統(tǒng)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行處理，結(jié)合地面勘查，開(kāi)展芬蘭磷灰石礦北部區(qū)域含礦巖石和廢石區(qū)分，eskandari等(2023)用于遙感和無(wú)人機(jī)開(kāi)展地質(zhì)填圖，用來(lái)開(kāi)展鉻鐵礦的勘查，martelet等(2021)采用無(wú)人機(jī)多光譜開(kāi)展地質(zhì)填圖和礦化識(shí)別等。但無(wú)人機(jī)開(kāi)展偉晶巖鋰礦的研究較少，其中，bai等(2024)采用機(jī)載hyspex成像光譜儀直接繪制新疆鏡兒泉偉晶巖區(qū)域圖，但是無(wú)人機(jī)遙感受天氣條件影響較大，并不能針對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜開(kāi)展含鋰偉晶巖的識(shí)別。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本技術(shù)提供了一種無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置、含鋰偉晶巖識(shí)別方法及系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置，該裝置包括：無(wú)人機(jī)和高光譜傳感器；

4、所述無(wú)人機(jī)的倉(cāng)體上開(kāi)設(shè)有容納腔；所述容納腔用于安裝所述高光譜傳感器；所述高光譜傳感器與所述無(wú)人機(jī)鏈接處，設(shè)置有減震結(jié)構(gòu)或校正結(jié)構(gòu)。

5、可選地，所述裝置還包括起落架；所述起落架安裝在所述無(wú)人機(jī)上；當(dāng)所述無(wú)人機(jī)降落時(shí)，所述起落架用于使所述高光譜傳感器與地面形成間隙。

6、可選地，所述容納腔中設(shè)置有電池屏蔽膜。

7、可選地，所述無(wú)人機(jī)為垂起固定翼無(wú)人機(jī)；所述高光譜傳感器為400nm-2500nm波段的全譜段成像儀。

8、第二方面，本技術(shù)提供了一種含鋰偉晶巖識(shí)別方法，該方法包括：

9、獲取反射率光譜數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)、靶標(biāo)光譜、暗電流數(shù)據(jù)、姿態(tài)數(shù)據(jù)以及地面站數(shù)據(jù)；所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)為由本技術(shù)上述提供的無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置采集得到的光譜圖像；所述暗電流數(shù)據(jù)為無(wú)人機(jī)起飛前和降落后采集的電流數(shù)據(jù)；所述反射率光譜數(shù)據(jù)為采用紅外光譜儀測(cè)量得到的含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)以及不含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)；所述靶標(biāo)光譜基于不同反射率的靶標(biāo)得到；不同反射率的靶標(biāo)設(shè)置在以無(wú)人機(jī)起飛位置為中心的設(shè)定范圍內(nèi)；所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括高光譜傳感器的偏航角度、俯仰角度和翻滾角度中的一種或多種；

10、基于所述反射率光譜數(shù)據(jù)擬合所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)，得到擬合后的紅外光譜；

11、基于擬合后的紅外光譜定標(biāo)關(guān)鍵參數(shù)，并基于所述關(guān)鍵參數(shù)和所述反射率光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建含鋰偉晶巖光譜矢量云和不含鋰偉晶巖光譜矢量云；

12、采用所述靶標(biāo)光譜和所述暗電流數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并匹配所述地面站數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)；

13、基于校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)，按照所述關(guān)鍵參數(shù)構(gòu)建無(wú)人機(jī)高光譜空間矢量云；

14、將所述無(wú)人機(jī)高光譜空間矢量云、所述含鋰偉晶巖光譜矢量云以及所述不含鋰偉晶巖光譜矢量云輸入至構(gòu)建好的網(wǎng)絡(luò)模型，得到識(shí)別結(jié)果；所述識(shí)別結(jié)果為包含含鋰偉晶巖信息的圖像、包含不含鋰偉晶巖信息的圖像以及既包含含鋰偉晶巖信息又包含不含鋰偉晶巖信息的圖像中的一種或多種；

15、采用光譜角對(duì)比法基于所述識(shí)別結(jié)果，保留包含含鋰偉晶巖信息的圖像；

16、采用濾波技術(shù)處理所述包含含鋰偉晶巖信息的圖像得到二值圖像，并對(duì)所述二值圖像進(jìn)行矢量化形成含鋰偉晶巖分布的矢量文件；

17、基于所述含鋰偉晶巖分布的矢量文件和所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)生成包含含鋰偉晶巖信息的彩色渲染圖。

18、可選地，基于擬合后的紅外光譜定標(biāo)關(guān)鍵參數(shù)，并基于所述關(guān)鍵參數(shù)和所述反射率光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建含鋰偉晶巖光譜矢量云和不含鋰偉晶巖光譜矢量云，具體包括：

19、基于擬合后的紅外光譜定標(biāo)含鋰偉晶巖特征以及不含鋰偉晶巖特征，并將所述含鋰偉晶巖特征以及不含鋰偉晶巖特征作為關(guān)鍵參數(shù)；

20、基于所述含鋰偉晶巖特征和所述反射率光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建所述含鋰偉晶巖光譜矢量云；

21、基于所述不含鋰偉晶巖特征和所述反射率光譜數(shù)據(jù)構(gòu)建所述不含鋰偉晶巖光譜矢量云。

22、可選地，采用所述靶標(biāo)光譜和所述暗電流數(shù)據(jù)對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，并匹配所述地面站數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)，具體包括：

23、按照采集時(shí)長(zhǎng)，將無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)劃分為第一部分無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)和第二部分無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)；

24、采用無(wú)人機(jī)起飛前采集的電流數(shù)據(jù)對(duì)第一部分無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正，并采用無(wú)人機(jī)降落后采集的電流數(shù)據(jù)對(duì)所述第二部分無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正，得到輻射校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)；

25、以所述靶標(biāo)光譜作為標(biāo)準(zhǔn)光譜，在輻射校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)得到靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)，并將得到的靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)作為白平衡，采用所述白平衡對(duì)所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)中除得到的靶標(biāo)對(duì)應(yīng)的光譜數(shù)據(jù)之外的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行反射校正，得到反射校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)；

26、采用dem模型和衛(wèi)星姿態(tài)對(duì)反射校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行正射校正，并在這一校正過(guò)程中，匹配所述地面站數(shù)據(jù)和所述姿態(tài)數(shù)據(jù)，得到校正后的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)。

27、可選地，采用光譜角對(duì)比法基于所述識(shí)別結(jié)果，保留包含含鋰偉晶巖信息的圖像，具體包括：

28、當(dāng)所述識(shí)別結(jié)果為既包含含鋰偉晶巖信息又包含不含鋰偉晶巖信息的圖像時(shí)，對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)中光譜與含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)中光譜作光譜角計(jì)算，得到第一光譜角結(jié)果；

29、對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)中光譜與不含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)中光譜作光譜角計(jì)算，得到第二光譜角結(jié)果；

30、當(dāng)所述第一光譜角結(jié)果小于所述第二光譜角結(jié)果時(shí)，保留既包含含鋰偉晶巖信息又包含不含鋰偉晶巖信息的圖像；

31、當(dāng)所述第一光譜角結(jié)果大于或等于所述第二光譜角結(jié)果時(shí)，不保留既包含含鋰偉晶巖信息又包含不含鋰偉晶巖信息的圖像。

32、可選地，基于所述含鋰偉晶巖分布的矢量文件和所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)生成包含含鋰偉晶巖信息的彩色渲染圖，具體包括：

33、利用坐標(biāo)分層把所述含鋰偉晶巖分布的矢量文件和所述無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理，生成包含含鋰偉晶巖信息的彩色渲染圖。

34、第三方面，本技術(shù)提供了一種含鋰偉晶巖識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

35、上述提供的無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置，用于采集無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)、靶標(biāo)光譜和暗電流數(shù)據(jù)；所述暗電流數(shù)據(jù)為無(wú)人機(jī)起飛前和降落后采集的電流數(shù)據(jù)；所述靶標(biāo)光譜基于不同反射率的靶標(biāo)得到；不同反射率的靶標(biāo)設(shè)置在以無(wú)人機(jī)起飛位置為中心的設(shè)定范圍內(nèi)；

36、無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)，搭載在無(wú)人機(jī)上，用于基于飛行指令控制無(wú)人機(jī)飛行；所述飛行指令包括航線(xiàn)、航速、航距和航高中一種或多種；

37、高光譜傳感器控制系統(tǒng)，搭載在所述無(wú)人機(jī)上，用于控制所述無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置中的高光譜傳感器的工作數(shù)據(jù)；所述高光譜傳感器的工作數(shù)據(jù)包括采集時(shí)長(zhǎng)和光譜波段中的一種或多種；

38、地面紅外光譜儀，用于采集反射率光譜數(shù)據(jù)；所述反射率光譜數(shù)據(jù)包括含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)以及不含鋰偉晶巖的發(fā)射率數(shù)據(jù)；

39、地面站，用于獲取地面站數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括高光譜傳感器的偏航角度、俯仰角度和翻滾角度中的一種或多種；

40、服務(wù)系統(tǒng)，與所述無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置、所述無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)、所述高光譜傳感器控制系統(tǒng)、所述地面紅外光譜儀和所述地面站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用于實(shí)施上述提供的含鋰偉晶巖識(shí)別方法。

41、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

42、本技術(shù)提供的一種無(wú)人機(jī)偉晶巖光譜采集裝置、含鋰偉晶巖識(shí)別方法及系統(tǒng)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，將高光譜傳感器搭載在無(wú)人機(jī)上，能夠通過(guò)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)采集偉晶巖的高光譜數(shù)據(jù)，為含鋰偉晶巖的識(shí)別提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)獲取的無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)以及反射率光譜數(shù)據(jù)等進(jìn)行處理，得到無(wú)人機(jī)高光譜空間矢量云、含鋰偉晶巖光譜矢量云以及不含鋰偉晶巖光譜矢量云，以這些光譜矢量云作為構(gòu)建好的網(wǎng)絡(luò)模型的輸入，得到識(shí)別結(jié)果，能夠提高偉晶巖識(shí)別的實(shí)時(shí)性。通過(guò)采用光譜角對(duì)比法基于識(shí)別結(jié)果，保留包含含鋰偉晶巖信息的圖像，能夠進(jìn)一步提高含鋰偉晶巖識(shí)別的精確性，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)不能針對(duì)無(wú)人機(jī)高光譜開(kāi)展含鋰偉晶巖識(shí)別的問(wèn)題。

43、此外，本技術(shù)通過(guò)在高光譜傳感器與所述無(wú)人機(jī)鏈接處，設(shè)置有減震結(jié)構(gòu)或校正結(jié)構(gòu)，能夠有效防止無(wú)人機(jī)降落時(shí)損壞高光譜傳感器，進(jìn)而提高高光譜傳感器的使用壽命。