硅橡膠粘接元件對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)效果影響

沈?yàn)I

摘要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷更新，人們更能較為準(zhǔn)確的獲取相關(guān)的信息，通過一系列的高新技術(shù)，特別是無人機(jī)器行業(yè)在其中尤為突出，主要是無人機(jī)在國(guó)家的軍事領(lǐng)域和民生發(fā)展上具有一定得重要性，就定位方面做出了巨大貢獻(xiàn)。近幾年來，我國(guó)便對(duì)無人機(jī)飛機(jī)遙感器投入了的大量研發(fā)資金，也取得了相關(guān)的一些進(jìn)展，其中我國(guó)主要是在多光譜無人機(jī)方面做主要的實(shí)驗(yàn)研究，為了能得到較為好的成果，除了有好的處理技術(shù)還必須要有好的設(shè)備設(shè)施，文章就硅橡膠粘接元件對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)效果影響分大致三個(gè)部分進(jìn)行近一步的闡述，主要是硅橡膠對(duì)于粘接元件好處的性能，多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)的原理，硅橡膠對(duì)于粘接遙感器材的好處。

關(guān)鍵詞：硅橡膠;多光譜;無人機(jī)成像;配準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TQ333.93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0181-04

圖象配準(zhǔn)是圖像處理的最為重要的一步，它主要模仿了人的識(shí)別過程一記憶、觀察、比較判斷，這也是現(xiàn)代信息處理及人工智能這兩個(gè)領(lǐng)域較為核心的技術(shù)。就當(dāng)前的而言，我們所采用的參考圖都是像一些可見的衛(wèi)片和航片，所以我們一般都采用多光譜圖象配準(zhǔn)技術(shù)，除了要有好的技術(shù)之外，好的設(shè)備也會(huì)直接的影響我們最終的結(jié)果，在制造無人機(jī)時(shí)由于需要比較多的元件，所以一種好的粘接材料將會(huì)是我們獲取好數(shù)據(jù)至關(guān)重要的一步，所以我們就對(duì)硅橡膠在制造無人機(jī)領(lǐng)域所應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。

1 硅橡膠粘接元件對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)效果影響

由于現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我們對(duì)于信息的獲取能力也在隨之提高，方式、方法上也有了較為大的改進(jìn)，這主要是我們對(duì)于技術(shù)的不斷的研發(fā)所導(dǎo)致的，在無人機(jī)制造行業(yè)中表現(xiàn)的尤為突出，一種名為硅橡膠的化學(xué)材料占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，因其具有較好的耐高溫、耐光老化、耐氧化和化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定等性能，這樣無人機(jī)便可在環(huán)境惡劣的地方進(jìn)行拍攝我們所需要的場(chǎng)景圖像，除此之外，它還具有較好的電絕緣性，便于無人機(jī)的元件之間粘接時(shí)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，因此，具有這種性能材料不但應(yīng)用于我們的無人機(jī)的制造行業(yè)，像在航空航天、化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和電子設(shè)備制造行業(yè)等各大領(lǐng)域都具有較為廣泛的應(yīng)用。下文就對(duì)于硅橡膠粘接元件對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)這個(gè)話題做了如下兩個(gè)方面的闡述：硅橡膠對(duì)于粘接元件好處的性能，硅橡膠對(duì)于粘接遙感器材的好處。

1.1硅橡膠對(duì)于粘接元件好處的性能

在現(xiàn)代的無人機(jī)制造行業(yè)中，一種名為硅橡膠的化學(xué)材料占據(jù)了市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，因其具有較好的耐高溫、耐光老化、耐氧化和化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定等性能，這樣無人機(jī)便可在環(huán)境惡劣的地方進(jìn)行拍攝我們所需要的場(chǎng)景圖像，除此之外，它還具有較好的電絕緣性，便于無人機(jī)的元件之間粘接時(shí)信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，因此，具有這種性能材料不但應(yīng)用于我們的無人機(jī)的制造行業(yè)，像在航空航天、化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和電子設(shè)備制造行業(yè)等各大領(lǐng)域都具有較為廣泛的應(yīng)用，就我們現(xiàn)在市面上把硅橡膠分為HTV型硅橡膠（其中包括二甲基硅橡膠和甲基乙烯基硅橡膠兩大類），RTV型硅橡膠（其中包括單組分RTV型硅橡膠和雙組分RTV型硅橡膠兩大類），這兩大類其中又進(jìn)行了二次分類，對(duì)于不同的情景將會(huì)有相應(yīng)的材料來進(jìn)行應(yīng)用。

HTV型硅橡膠基本上都是用有機(jī)過氧化物硫化物，其中較為常見的便是過氧化二苯甲酰（BPO）這種有機(jī)過氧化物。首先我們先對(duì)HTV型硅橡膠中的二甲基硅橡膠進(jìn)行進(jìn)一步的分析，二甲基硅橡膠又名甲基硅橡膠，它也是硅橡膠中較為老的一種品種，就算是在零下的幾百度都可以保持其良好的彈性。它的外形是呈現(xiàn)無色透明狀的彈性體，一般都是采用具有較高的活性來對(duì)有機(jī)過氧化物進(jìn)行一系列的硫化過程。當(dāng)然，每一種材料都會(huì)有其相應(yīng)的缺點(diǎn)，對(duì)于這種無機(jī)材料，我們可以通過一些系列合成技術(shù)來對(duì)于他的性能進(jìn)行改進(jìn)，由于二甲基硅橡膠它具有較低的硫化活性，而且在高溫壓縮時(shí)會(huì)有變形大的情況，因此它便不適用于去制備厚制品，這主要是厚制品的硫化情況相對(duì)而言較難，除此之外，厚制品的內(nèi)層還會(huì)有起泡的現(xiàn)象，對(duì)于像這種情況，科研人員便在二甲基硅橡膠中加入了乙烯基這種物質(zhì)，從而使得其甲基乙烯基硅橡膠可以更為容易的進(jìn)行交聯(lián)，這樣便可以制造出具有較好的力學(xué)性能的產(chǎn)品，因此，這種老的品種便被甲基乙烯基硅橡膠替代了。

第二種便是HTV型硅橡膠中的甲基乙烯基硅橡膠，甲基乙烯基硅橡膠的學(xué)名是乙烯基硅橡膠，這種無機(jī)材料是由二甲基硅氧烷及較少的乙烯基硅氧烷共痛聚合而來的，主要是像這種的橡膠因?yàn)槠渚哂猩倭康囊蚁┗鶄?cè)鏈，所以相比于二甲基硅橡膠就更容易硫化，除此之外，它還有其它更多類型的過氧化物來供其硫化，通過像這種方式便可以大大的減少過氧化物因其用量的問題而對(duì)甲基乙烯基硅橡膠性能的影響，就其和二甲基硅橡膠相比較而言，通過從中添加含有較少的乙烯基硅橡膠便可解決壓縮永久變形（壓縮永久變形：指的是低壓縮變形就給予密封件好的高溫支撐性，這也就是O型圈和墊圈等具有的良好性能之一）的問題。甲基乙烯基硅橡膠因其具有較好的工藝性質(zhì)，在制造厚制品的時(shí)候便可以壓出、壓延半成品使得其表面較為的光滑，除此之外，它的操作也是相當(dāng)?shù)姆奖愫涂旖?，所以便成為了目前市面上?jīng)常使用的一種硅橡膠。

最后的一個(gè)大類便是RTV型硅橡膠，其在化學(xué)界的定義是是一種端基具有羥基或者乙酰氧基的硅橡膠，它的Mo含量較低，RTV型硅橡膠一般在常溫都是呈現(xiàn)黏稠狀流體的，同時(shí)在常溫便會(huì)硫化。使其硫化的硫化劑就是正硅酸乙酯。同樣的像這種無機(jī)材料在其中添加合適的硫化劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和催化劑（添加催化的原因是空氣中的水分會(huì)與像正硅酸乙酯等一系列的添加劑發(fā)生反應(yīng)，從而便可能影響最后的成品），通過常溫下因硫化而變成彈性體化學(xué)反應(yīng)后，便會(huì)得到具有介電性能、耐寒性和耐熱性的產(chǎn)物，然而，這其中還是會(huì)有相應(yīng)的缺點(diǎn)，它的力學(xué)強(qiáng)度相較而言是低的，因此便會(huì)限制他的使用范疇，僅可使用于涂敷膠料和澆鑄這兩個(gè)方面，當(dāng)然這也會(huì)針對(duì)于我們?cè)谥圃鞜o人機(jī)粘接元件時(shí)會(huì)做相應(yīng)部位的調(diào)整。其中的單組分RTV型硅橡膠就是用含乙酰氧基的端基的補(bǔ)強(qiáng)劑和硅橡膠，再和合適的助劑聚合而成的新型無機(jī)材料;由于它比較容易被氧化，因此在用的時(shí)候就必須加入與之相匹對(duì)的催化劑，所以要得到相應(yīng)的彈性體只需要從包裝袋中取出單組分RTV型硅橡膠，單組分RTV型硅橡膠會(huì)因和空氣中水分發(fā)生，而會(huì)有像交聯(lián)反應(yīng)等一系列的化學(xué)反應(yīng)，從而得到我們所需要的彈性體。

對(duì)于像這種硅橡膠，特別是對(duì)塑料、金屬和玻璃等等都有好的粘接，當(dāng)然它也有缺，在這其中硫化反應(yīng)會(huì)常常有醋酸這種腐蝕金屬的物質(zhì)產(chǎn)生，因此會(huì)導(dǎo)致我們所粘接的無人機(jī)的金屬表面會(huì)因腐蝕而受損，就因?yàn)檫@個(gè)原因所以我們一般都把他運(yùn)用在密封、嵌縫等領(lǐng)域。RTV型硅橡膠中還有一種名為雙組分RTV型硅橡膠，他的構(gòu)成與單組分RTV型硅橡膠的構(gòu)成大致都一樣，同樣在配制時(shí)都必須添加相應(yīng)的催化劑，而這里通常使用的硫化劑一般是有機(jī)錫鹽，在反生的硫化反應(yīng)時(shí)，具有端羥基的硅橡膠和硫化劑在催化劑的催化下，從而使含端羥基的硅橡膠和硫化劑發(fā)生脫醇的縮合反應(yīng)，通過這種反應(yīng)來形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)的過程中，可以通過調(diào)節(jié)催化劑和硫化劑的相對(duì)含量，來調(diào)節(jié)硫化的速率，這樣便可以控制在硫化反應(yīng)中生成的醇類等物質(zhì)在硫化膠的擴(kuò)散逸出的速率。

1.2橡膠對(duì)于粘接遙感器材的好處

橡膠有多種，然而我們這里就僅對(duì)幾種較為典型的橡膠來進(jìn)行闡述，其中像HTV類型的硅橡膠就有良好的耐臭氧性、耐老化、耐高低溫等等性能，這對(duì)于我們所制造的無人機(jī)便可以在較為惡劣的環(huán)境中進(jìn)行場(chǎng)景圖像的采集，還有哪便是它還具有良好的電氣絕緣性、生理惰性、憎水性和防潮性等等優(yōu)良性能，這對(duì)于海洋測(cè)繪行業(yè)獲取更為精確的數(shù)據(jù)打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在我們的地球中常常會(huì)有高壓地帶，對(duì)此。我們的科研人員便對(duì)此研發(fā)了一種名為二甲基硅橡膠的無機(jī)材料，此種材料由于添加了乙烯基硅橡膠，從而便可以抵抗高壓的環(huán)境，不會(huì)發(fā)生壓縮變形的情形，使用這種材料粘接無人機(jī)的元件，就可以使其各個(gè)部件不會(huì)因壓縮變形的原因而發(fā)生機(jī)器內(nèi)部的元件位置的偏移，另外一種那便是甲基乙烯基硅橡膠，它相較與其他橡膠具有良好的工藝性質(zhì)，在我們制作較厚的成品時(shí)，就可以將半成品的表面壓出或壓延的更為光滑，而且其還有好的方便性和快捷性，最后一種那便是RTV型硅橡膠，相比而言，它的性能就被前面幾種所替代，當(dāng)然，這種橡膠的介電性能、耐寒性和耐熱性都是比前面的幾種好的多。

2 多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)的原理

我們所說的光譜圖象配準(zhǔn)，其定義是將兩個(gè)不同類型和波段的光譜（如典型的紅外線和可見光）的傳感器在同樣的景物拍攝下的兩幅圖像通過相關(guān)的軟件在空間上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，從而來判定這個(gè)兩幅圖像之間相對(duì)位移的過程，就在我們研究飛行器數(shù)字式景像匹配制導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，最為關(guān)鍵的一個(gè)技術(shù)便是圖像配準(zhǔn)，這種圖像配準(zhǔn)的系統(tǒng)就是將預(yù)先拍攝較好的航片和衛(wèi)片來作為參考圖，再儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)上，而對(duì)于用無人機(jī)在飛行過程中拍攝時(shí)獲取的地面靜物圖來作為實(shí)時(shí)圖，然后將實(shí)時(shí)圖和參考圖進(jìn)行配準(zhǔn)，通過這種方式從而來確定飛行器的具體方位。就我國(guó)當(dāng)前的圖像匹配制導(dǎo)和導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，如果要提高飛行器的抗干擾能力、環(huán)境的適應(yīng)性和戰(zhàn)斗中的突防能力，在目前，最為新型的制導(dǎo)和探測(cè)系統(tǒng)基本上都是采用的多傳感器組合的形式，從原來的單一的可見光探測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了多光譜探測(cè)系統(tǒng)，這其中的原因主要是紅外的探測(cè)系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力、好的隱蔽性和高的靈敏度和空間分辨率等等一系列的好處，因此所使用的探測(cè)系統(tǒng)一般是可見光和紅外復(fù)合。無人機(jī)載多光譜成像儀是由上海的技術(shù)物理研究院所研發(fā)一種新型無人機(jī)設(shè)備，又和名為青島天驕公司的SE-1機(jī)型的無人機(jī)進(jìn)行聯(lián)合制作而成，這種設(shè)備主要是應(yīng)用于海洋遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其儀器具備體積小、重量輕和自主的運(yùn)行能力強(qiáng)等優(yōu)良性能，成像儀用的是多路CCD攝像頭來進(jìn)行同步成像，除此之外，要獲取多光譜圖像，就得在每一個(gè)探測(cè)器鏡頭前配有相應(yīng)的不同波段的窄帶帶通干涉濾光片，在不同的環(huán)境下還要有相應(yīng)的替換操作。鏡頭處理完后，還必須要有一個(gè)堅(jiān)固的平臺(tái)，這將會(huì)直接影響到我們所獲取的場(chǎng)景圖像精度，所以機(jī)器上一般采用多路獨(dú)立光學(xué)系統(tǒng)使其矯正的精度會(huì)有所較大的提升。當(dāng)然，這也不會(huì)避免有較差的圖像產(chǎn)生，那么，這也只能通過后期的處理技術(shù)來進(jìn)行修正，對(duì)于圖像矯正，我們會(huì)根據(jù)其不同波段來進(jìn)行圖像的配準(zhǔn)，其矯正的一個(gè)方式便是在同一個(gè)時(shí)刻來采取各個(gè)波段圖像的一個(gè)基準(zhǔn)，而對(duì)于其余的各個(gè)波段圖像做相應(yīng)的幾何校正，其中幾何校正通常被分為直接法和間接法，這兩種，其中所用到的公式如下：

式中：x.y是原始畸變圖像空間中的像元坐標(biāo);ηε是x·y在校正圖像空間中對(duì)應(yīng)的像元坐標(biāo)，稱作x·y的共軛點(diǎn)?？捎枚Sm階多項(xiàng)式來逼近p﹣1、q﹣1。

通過這些運(yùn)算后，就得對(duì)鄰近的像元點(diǎn)的灰度值進(jìn)行插值處理，我們比較常用的內(nèi)插法是最近鄰點(diǎn)法、雙線性法和三次卷積法等等，這第一步完成后，就可以進(jìn)行CPP的生成了，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求必須在暗室中進(jìn)行，具體的操作流程如下的流程圖：

由于其背景的灰度值小，日標(biāo)灰度值較高，目標(biāo)分度分部又較好的對(duì)稱性，所以我們便采用灰度中心的方法來進(jìn)行對(duì)小孔像的坐標(biāo)做相應(yīng)的亞像素定位，其公式如下：

灰度圖像I（i，j）中目標(biāo)S的灰度重心（x0，y0）為：

當(dāng)像素點(diǎn)比較的大的時(shí)候，可采用四個(gè)相鄰最亮的像素組成矩陣，查詢圖像中灰度值較高的3個(gè)點(diǎn)I2≤I1≤I0，并找出這三個(gè)點(diǎn)的2×2的像素矩陣，重而來計(jì)算它的灰度中心坐標(biāo)，再通過灰度重心法算校正基準(zhǔn)所需的波段和需要校正圖像的小孔成像的中心坐標(biāo)，這樣就可以得到一組CPP（像元控制點(diǎn)），把成像儀調(diào)整到合適的位置，這樣就可以使得小孔成像落在另外的位置上，重而得到另外的一對(duì)CPP，再重復(fù)的進(jìn)行這樣的操作，調(diào)整成像儀的位置使得光點(diǎn)均勻的分布，倘若3個(gè)點(diǎn)沒有在像素的矩陣?yán)?，就可以不用再?jì)算了，通過微調(diào)成像儀支架和成像儀的位置再嘗試一次操作。

3 總結(jié)

文章通過對(duì)不同類型的橡膠進(jìn)行不同方面的比較，從而來對(duì)無人機(jī)在不同的環(huán)境下使用其對(duì)應(yīng)種類的橡膠，其中本文主要是是對(duì)HTV型硅橡膠（其中包括二甲基硅橡膠和甲基乙烯基硅橡膠兩大類），RTV型硅橡膠（其中包括單組分RTV型硅橡膠和雙組分RTV型硅橡膠兩大類），這幾種類型進(jìn)行闡述，而第二個(gè)部分，對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)的原理進(jìn)行了近一步的描述，兩個(gè)部分進(jìn)行對(duì)應(yīng)，從根本上來解釋了硅橡膠粘接原件對(duì)多光譜無人機(jī)成像配準(zhǔn)效果影響，這樣也可以使得我們的測(cè)繪人員在進(jìn)行工作時(shí)選擇適合其項(xiàng)目的多光譜無人機(jī)，從而得到更為優(yōu)良的場(chǎng)景圖像數(shù)據(jù)。

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