硅橡胶粘接元件对多光谱无人机成像配准效果影响

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　　摘要：随着现代技术的不断更新，人们更能较为准确的获取相关的信息，通过一系列的高新技术，特别是无人机器行业在其中尤为突出，主要是无人机在国家的军事领域和民生发展上具有一定得重要性，就定位方面做出了巨大贡献。近几年来，我国便对无人机飞机遥感器投入了的大量研发资金，也取得了相关的一些进展，其中我国主要是在多光谱无人机方面做主要的实验研究，为了能得到较为好的成果，除了有好的处理技术还必须要有好的设备设施，文章就硅橡胶粘接元件对多光谱无人机成像配准效果影响分大致三个部分进行近一步的阐述，主要是硅橡胶对于粘接元件好处的性能，多光谱无人机成像配准的原理，硅橡胶对于粘接遥感器材的好处。
　　关键词：硅橡胶;多光谱;无人机成像;配准
　　中图分类号：TQ333.93 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0181-04
　　图象配准是图像处理的最为重要的一步，它主要模仿了人的识别过程一记忆、观察、比较判断，这也是现代信息处理及人工智能这两个领域较为核心的技术。就当前的而言，我们所采用的参考图都是像一些可见的卫片和航片，所以我们一般都采用多光谱图象配准技术，除了要有好的技术之外，好的设备也会直接的影响我们最终的结果，在制造无人机时由于需要比较多的元件，所以一种好的粘接材料将会是我们获取好数据至关重要的一步，所以我们就对硅橡胶在制造无人机领域所应用的优势进行进一步的阐述。
　　1 硅橡胶粘接元件对多光谱无人机成像配准效果影响
　　由于现代社会的不断发展和进步，我们对于信息的获取能力也在随之提高，方式、方法上也有了较为大的改进，这主要是我们对于技术的不断的研发所导致的，在无人机制造行业中表现的尤为突出，一种名为硅橡胶的化学材料占据了市场的主导地位，因其具有较好的耐高温、耐光老化、耐氧化和化学性质较为稳定等性能，这样无人机便可在环境恶劣的地方进行拍摄我们所需要的场景图像，除此之外，它还具有较好的电绝缘性，便于无人机的元件之间粘接时信号的稳定传输，因此，具有这种性能材料不但应用于我们的无人机的制造行业，像在航空航天、化工、农业、医疗卫生和电子设备制造行业等各大领域都具有较为广泛的应用。下文就对于硅橡胶粘接元件对多光谱无人机成像配准这个话题做了如下两个方面的阐述：硅橡胶对于粘接元件好处的性能，硅橡胶对于粘接遥感器材的好处。
　　1.1硅橡胶对于粘接元件好处的性能
　　在现代的无人机制造行业中，一种名为硅橡胶的化学材料占据了市场的主导地位，因其具有较好的耐高温、耐光老化、耐氧化和化学性质较为稳定等性能，这样无人机便可在环境恶劣的地方进行拍摄我们所需要的场景图像，除此之外，它还具有较好的电绝缘性，便于无人机的元件之间粘接时信号的稳定传输，因此，具有这种性能材料不但应用于我们的无人机的制造行业，像在航空航天、化工、农业、医疗卫生和电子设备制造行业等各大领域都具有较为广泛的应用，就我们现在市面上把硅橡胶分为HTV型硅橡胶（其中包括二甲基硅橡胶和甲基乙烯基硅橡胶两大类），RTV型硅橡胶（其中包括单组分RTV型硅橡胶和双组分RTV型硅橡胶两大类），这两大类其中又进行了二次分类，对于不同的情景将会有相应的材料来进行应用。
　　HTV型硅橡胶基本上都是用有机过氧化物硫化物，其中较为常见的便是过氧化二苯甲酰（BPO）这种有机过氧化物。首先我们先对HTV型硅橡胶中的二甲基硅橡膠进行进一步的分析，二甲基硅橡胶又名甲基硅橡胶，它也是硅橡胶中较为老的一种品种，就算是在零下的几百度都可以保持其良好的弹性。它的外形是呈现无色透明状的弹性体，一般都是采用具有较高的活性来对有机过氧化物进行一系列的硫化过程。当然，每一种材料都会有其相应的缺点，对于这种无机材料，我们可以通过一些系列合成技术来对于他的性能进行改进，由于二甲基硅橡胶它具有较低的硫化活性，而且在高温压缩时会有变形大的情况，因此它便不适用于去制备厚制品，这主要是厚制品的硫化情况相对而言较难，除此之外，厚制品的内层还会有起泡的现象，对于像这种情况，科研人员便在二甲基硅橡胶中加入了乙烯基这种物质，从而使得其甲基乙烯基硅橡胶可以更为容易的进行交联，这样便可以制造出具有较好的力学性能的产品，因此，这种老的品种便被甲基乙烯基硅橡胶替代了。
　　第二种便是HTV型硅橡胶中的甲基乙烯基硅橡胶，甲基乙烯基硅橡胶的学名是乙烯基硅橡胶，这种无机材料是由二甲基硅氧烷及较少的乙烯基硅氧烷共痛聚合而来的，主要是像这种的橡胶因为其具有少量的乙烯基侧链，所以相比于二甲基硅橡胶就更容易硫化，除此之外，它还有其它更多类型的过氧化物来供其硫化，通过像这种方式便可以大大的减少过氧化物因其用量的问题而对甲基乙烯基硅橡胶性能的影响，就其和二甲基硅橡胶相比较而言，通过从中添加含有较少的乙烯基硅橡胶便可解决压缩永久变形（压缩永久变形：指的是低压缩变形就给予密封件好的高温支撑性，这也就是O型圈和垫圈等具有的良好性能之一）的问题。甲基乙烯基硅橡胶因其具有较好的工艺性质，在制造厚制品的时候便可以压出、压延半成品使得其表面较为的光滑，除此之外，它的操作也是相当的方便和快捷，所以便成为了目前市面上经常使用的一种硅橡胶。
　　最后的一个大类便是RTV型硅橡胶，其在化学界的定义是是一种端基具有羟基或者乙酰氧基的硅橡胶，它的Mo含量较低，RTV型硅橡胶一般在常温都是呈现黏稠状流体的，同时在常温便会硫化。使其硫化的硫化剂就是正硅酸乙酯。同样的像这种无机材料在其中添加合适的硫化剂、补强剂和催化剂（添加催化的原因是空气中的水分会与像正硅酸乙酯等一系列的添加剂发生反应，从而便可能影响最后的成品），通过常温下因硫化而变成弹性体化学反应后，便会得到具有介电性能、耐寒性和耐热性的产物，然而，这其中还是会有相应的缺点，它的力学强度相较而言是低的，因此便会限制他的使用范畴，仅可使用于涂敷胶料和浇铸这两个方面，当然这也会针对于我们在制造无人机粘接元件时会做相应部位的调整。其中的单组分RTV型硅橡胶就是用含乙酰氧基的端基的补强剂和硅橡胶，再和合适的助剂聚合而成的新型无机材料;由于它比较容易被氧化，因此在用的时候就必须加入与之相匹对的催化剂，所以要得到相应的弹性体只需要从包装袋中取出单组分RTV型硅橡胶，单组分RTV型硅橡胶会因和空气中水分发生，而会有像交联反应等一系列的化学反应，从而得到我们所需要的弹性体。 　　对于像这种硅橡胶，特别是对塑料、金属和玻璃等等都有好的粘接，当然它也有缺，在这其中硫化反应会常常有醋酸这种腐蚀金属的物质产生，因此会导致我们所粘接的无人机的金属表面会因腐蚀而受损，就因为这个原因所以我们一般都把他运用在密封、嵌缝等领域。RTV型硅橡胶中还有一种名为双组分RTV型硅橡胶，他的构成与单组分RTV型硅橡胶的构成大致都一样，同样在配制时都必须添加相应的催化剂，而这里通常使用的硫化剂一般是有机锡盐，在反生的硫化反应时，具有端羟基的硅橡胶和硫化剂在催化剂的催化下，从而使含端羟基的硅橡胶和硫化剂发生脱醇的缩合反应，通过这种反应来形成交联结构，在反应的过程中，可以通过调节催化剂和硫化剂的相对含量，来调节硫化的速率，这样便可以控制在硫化反应中生成的醇类等物质在硫化胶的扩散逸出的速率。
　　1.2橡胶对于粘接遥感器材的好处
　　橡胶有多种，然而我们这里就仅对几种较为典型的橡胶来进行阐述，其中像HTV类型的硅橡胶就有良好的耐臭氧性、耐老化、耐高低温等等性能，这对于我们所制造的无人机便可以在较为恶劣的环境中进行场景图像的采集，還有哪便是它还具有良好的电气绝缘性、生理惰性、憎水性和防潮性等等优良性能，这对于海洋测绘行业获取更为精确的数据打下了一个坚实的基础，在我们的地球中常常会有高压地带，对此。我们的科研人员便对此研发了一种名为二甲基硅橡胶的无机材料，此种材料由于添加了乙烯基硅橡胶，从而便可以抵抗高压的环境，不会发生压缩变形的情形，使用这种材料粘接无人机的元件，就可以使其各个部件不会因压缩变形的原因而发生机器内部的元件位置的偏移，另外一种那便是甲基乙烯基硅橡胶，它相较与其他橡胶具有良好的工艺性质，在我们制作较厚的成品时，就可以将半成品的表面压出或压延的更为光滑，而且其还有好的方便性和快捷性，最后一种那便是RTV型硅橡胶，相比而言，它的性能就被前面几种所替代，当然，这种橡胶的介电性能、耐寒性和耐热性都是比前面的几种好的多。
　　2 多光谱无人机成像配准的原理
　　我们所说的光谱图象配准，其定义是将两个不同类型和波段的光谱（如典型的红外线和可见光）的传感器在同样的景物拍摄下的两幅图像通过相关的软件在空间上进行对准，从而来判定这个两幅图像之间相对位移的过程，就在我们研究飞行器数字式景像匹配制导系统时，最为关键的一个技术便是图像配准，这种图像配准的系统就是将预先拍摄较好的航片和卫片来作为参考图，再储存在计算机上，而对于用无人机在飞行过程中拍摄时获取的地面静物图来作为实时图，然后将实时图和参考图进行配准，通过这种方式从而来确定飞行器的具体方位。就我国当前的图像匹配制导和导航技术的发展，如果要提高飞行器的抗干扰能力、环境的适应性和战斗中的突防能力，在目前，最为新型的制导和探测系统基本上都是采用的多传感器组合的形式，从原来的单一的可见光探测系统转向了多光谱探测系统，这其中的原因主要是红外的探测系统具有较好的抗干扰能力、好的隐蔽性和高的灵敏度和空间分辨率等等一系列的好处，因此所使用的探测系统一般是可见光和红外复合。无人机载多光谱成像仪是由上海的技术物理研究院所研发一种新型无人机设备，又和名为青岛天骄公司的SE-1机型的无人机进行联合制作而成，这种设备主要是应用于海洋遥感监测系统，其仪器具备体积小、重量轻和自主的运行能力强等优良性能，成像仪用的是多路CCD摄像头来进行同步成像，除此之外，要获取多光谱图像，就得在每一个探测器镜头前配有相应的不同波段的窄带带通干涉滤光片，在不同的环境下还要有相应的替换操作。镜头处理完后，还必须要有一个坚固的平台，这将会直接影响到我们所获取的场景图像精度，所以机器上一般采用多路独立光学系统使其矫正的精度会有所较大的提升。当然，这也不会避免有较差的图像产生，那么，这也只能通过后期的处理技术来进行修正，对于图像矫正，我们会根据其不同波段来进行图像的配准，其矫正的一个方式便是在同一个时刻来采取各个波段图像的一个基准，而对于其余的各个波段图像做相应的几何校正，其中几何校正通常被分为直接法和间接法，这两种，其中所用到的公式如下：
　　式中：x.y是原始畸变图像空间中的像元坐标;ηε是x·y在校正图像空间中对应的像元坐标，称作x·y的共轭点。可用二维m阶多项式来逼近p﹣1、q﹣1。
　　通过这些运算后，就得对邻近的像元点的灰度值进行插值处理，我们比较常用的内插法是最近邻点法、双线性法和三次卷积法等等，这第一步完成后，就可以进行CPP的生成了，这个实验要求必须在暗室中进行，具体的操作流程如下的流程图：
　　由于其背景的灰度值小，日标灰度值较高，目标分度分部又较好的对称性，所以我们便采用灰度中心的方法来进行对小孔像的坐标做相应的亚像素定位，其公式如下：
　　灰度图像I（i，j）中目标S的灰度重心（x0，y0）为：
　　当像素点比较的大的时候，可采用四个相邻最亮的像素组成矩阵，查询图像中灰度值较高的3个点I2≤I1≤I0，并找出这三个点的2×2的像素矩阵，重而来计算它的灰度中心坐标，再通过灰度重心法算校正基准所需的波段和需要校正图像的小孔成像的中心坐标，这样就可以得到一组CPP（像元控制点），把成像仪调整到合适的位置，这样就可以使得小孔成像落在另外的位置上，重而得到另外的一对CPP，再重复的进行这样的操作，调整成像仪的位置使得光点均匀的分布，倘若3个点没有在像素的矩阵里，就可以不用再计算了，通过微调成像仪支架和成像仪的位置再尝试一次操作。
　　3 总结
　　文章通过对不同类型的橡胶进行不同方面的比较，从而来对无人机在不同的环境下使用其对应种类的橡胶，其中本文主要是是对HTV型硅橡胶（其中包括二甲基硅橡胶和甲基乙烯基硅橡胶两大类），RTV型硅橡胶（其中包括单组分RTV型硅橡胶和双组分RTV型硅橡胶两大类），这几种类型进行阐述，而第二个部分，对多光谱无人机成像配准的原理进行了近一步的描述，两个部分进行对应，从根本上来解释了硅橡胶粘接原件对多光谱无人机成像配准效果影响，这样也可以使得我们的测绘人员在进行工作时选择适合其项目的多光谱无人机，从而得到更为优良的场景图像数据。
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