一種基于小型無人機(jī)的所檢測區(qū)域旱情實(shí)時(shí)檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旱情監(jiān)測方法，特別是涉及到一種基于小型無人機(jī)的所檢測區(qū)域旱情監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]干旱通常指淡水總量少，不足以滿足人的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的氣候現(xiàn)象，一般是長期的現(xiàn)象，干旱從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。即使在科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，它造成的災(zāi)難性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，隨著人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)的擴(kuò)大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關(guān)注的問題。
[0003]《氣象干旱等級(jí)》國家標(biāo)準(zhǔn)中將干旱劃分為五個(gè)等級(jí)，并評(píng)定了不同等級(jí)的干旱對(duì)農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境的影響程度:
[0004]1.無旱:正?；驖駶?，特點(diǎn)為降水正?；蜉^常年偏多，地表濕潤；
[0005]2.輕旱，特點(diǎn)為降水較常年偏少，地表空氣干燥，土壤出現(xiàn)水分輕度不足，對(duì)農(nóng)作物有輕微影響；
[0006]3.中旱，特點(diǎn)為降水持續(xù)較常年偏少，土壤表面干燥，土壤出現(xiàn)水分不足，地表植物葉片白天有萎蔫現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成一定影響；
[0007]4.重旱，特點(diǎn)為土壤出現(xiàn)水分持續(xù)嚴(yán)重不足，土壤出現(xiàn)較厚的干土層，植物萎蔫、葉片干枯，果實(shí)脫落，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成較嚴(yán)重影響，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水產(chǎn)生一定影響；
[0008]5.特旱，特點(diǎn)為土壤出現(xiàn)水分長時(shí)間嚴(yán)重不足，地表植物干枯、死亡，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，工業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水產(chǎn)生較大影響。
[0009]目前對(duì)于旱情的實(shí)時(shí)監(jiān)測許多時(shí)候都通過衛(wèi)星采集到的MODIS數(shù)據(jù)結(jié)合土壤實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行，這種方法對(duì)于區(qū)域監(jiān)測具有很大的意義，但是衛(wèi)星監(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)最大分辨率為250米，且無法涵蓋所測區(qū)域的地表特征情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于小型無人機(jī)的所檢測區(qū)域旱情實(shí)時(shí)檢測方法，將小型無人機(jī)的航拍技術(shù)與圖像拼接技術(shù)結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所檢測區(qū)域旱情的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是包括以下步驟:
[0012]I)采用主要由小型無人機(jī)及其配套的遙控器與上位機(jī)組成的檢測裝置，上位機(jī)與小型無人機(jī)之間通過無線傳輸模塊連接，小型無人機(jī)上裝載有GPS定位模塊、氣壓計(jì)、陀螺儀和帶有攝像頭的云臺(tái)機(jī)構(gòu)；
[0013]2)對(duì)所要檢測區(qū)域進(jìn)行子區(qū)域劃分，并設(shè)定每個(gè)子區(qū)域的圖像采集點(diǎn)以及該圖像采集點(diǎn)的坐標(biāo)位置、高度以及航拍角度；
[0014]3)將各個(gè)圖像采集點(diǎn)的坐標(biāo)位置、高度以及航拍角度信息按照采樣順序發(fā)送至小型無人機(jī)，小型無人機(jī)接收到上述信息后按圖像采集點(diǎn)順序自動(dòng)巡航進(jìn)行檢測；
[0015]4)小型無人機(jī)通過云臺(tái)機(jī)構(gòu)上的攝像頭以俯視角度采集各個(gè)子區(qū)域的圖像，傳送至上位機(jī)后，再前往下一個(gè)圖像采集點(diǎn)進(jìn)行圖像采集工作直至完成全部圖像采集工作，然后控制小型無人機(jī)降落到地面；
[0016]5)上位機(jī)接收到所有子區(qū)域的圖像后，將所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行拼接得到所要檢測區(qū)域的平面圖像，觀察該平面圖像通過氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判斷得到所要檢測區(qū)域的干旱情況完成檢測。
[0017]所述步驟5)中所有子區(qū)域的圖像拼接成所要檢測區(qū)域的平面圖像采用以下方式拼接:先對(duì)所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、邊緣提??；再對(duì)所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，通過sift方法找出待拼接圖像中的特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)確定多幅圖像之間的變換關(guān)系，根據(jù)圖像特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立兩幅圖像的拼接變換模型，然后將一幅圖像轉(zhuǎn)換到另一幅圖像的坐標(biāo)系中進(jìn)行統(tǒng)一坐標(biāo)變換，最后將帶拼接圖像的重合區(qū)域進(jìn)行融合得到拼接重構(gòu)的平滑無縫全景圖像。
[0018]所述步驟2)中劃分得到的各個(gè)子區(qū)域的面積相近或相同。
[0019]所述位于相鄰位置子區(qū)域采集得到的圖像之間存在重疊部分，以便于上位機(jī)進(jìn)行圖像拼接。
[0020]所述的步驟2)中劃分子區(qū)域時(shí)根據(jù)高樓大廈、高山等具有高度的建筑作為相鄰子區(qū)域的邊界。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]本發(fā)明采用無人機(jī)的攝像頭進(jìn)行旱情檢測，可代替衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。無人機(jī)是一種結(jié)構(gòu)簡單的、能夠垂直起降的、多旋翼式無人飛行器，其系統(tǒng)由飛機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn)高分辨率影像的采集，在彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感經(jīng)常因云層遮擋獲取不到影像缺點(diǎn)的同時(shí)，解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感重訪周期過長，應(yīng)急不及時(shí)等問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
[0024]圖2為為本發(fā)明的小型無人機(jī)各部件的連接方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0027]I)采用主要由小型無人機(jī)及其配套的遙控器與上位機(jī)組成的檢測裝置，上位機(jī)與小型無人機(jī)之間通過無線傳輸模塊連接，小型無人機(jī)上裝載有GPS定位模塊、氣壓計(jì)、陀螺儀和帶有攝像頭的云臺(tái)機(jī)構(gòu)；
[0028]2)對(duì)所要檢測區(qū)域進(jìn)行子區(qū)域劃分，并設(shè)定每個(gè)子區(qū)域的圖像采集點(diǎn)以及該圖像采集點(diǎn)的坐標(biāo)位置、高度以及航拍角度；
[0029]3)將各個(gè)圖像采集點(diǎn)的坐標(biāo)位置、高度以及航拍角度信息按照采樣順序發(fā)送至小型無人機(jī)，小型無人機(jī)接收到上述信息后按圖像采集點(diǎn)自動(dòng)巡航進(jìn)行檢測；在自動(dòng)巡航過程中飛手通過觀察小型無人機(jī)周邊環(huán)境以及小型無人機(jī)傳送到上位機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息確保小型無人機(jī)的飛行安全；
[0030]4)小型無人機(jī)通過云臺(tái)機(jī)構(gòu)上的攝像頭以俯視角度采集各個(gè)子區(qū)域的圖像，傳送至上位機(jī)后，再前往下一個(gè)圖像采集點(diǎn)進(jìn)行圖像采集工作直至完成全部圖像采集工作，然后飛手控制小型無人機(jī)降落到地面；
[0031]5)上位機(jī)接收到所有子區(qū)域的圖像后，將所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行拼接得到一幅平滑無縫的所要檢測區(qū)域的平面圖像，觀察該平面圖像通過氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判斷得到所要檢測區(qū)域的干旱情況完成檢測。
[0032]氣象干旱等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是氣象技術(shù)領(lǐng)域人員的公知常識(shí)，氣象技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通過觀察完整圖像中植被葉片的顏色以及萎蔫程度判斷出檢測區(qū)域的干旱情況?！稓庀蟾珊档燃?jí)》中，干旱的五個(gè)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的植被葉片的顏色以及萎蔫程度，其中分別如下:
[0033]無旱，正?；驖駶?，特點(diǎn)為降水正?；蜉^常年偏多，地表濕潤；
[0034]輕旱，特點(diǎn)為降水較常年偏少，地表空氣干燥，土壤出現(xiàn)水分輕度不足，對(duì)農(nóng)作物有輕微影響；
[0035]中旱，特點(diǎn)為降水持續(xù)較常年偏少，土壤表面干燥，土壤出現(xiàn)水分不足，地表植物葉片白天有萎蔫現(xiàn)象，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成一定影響；
[0036]重旱，特點(diǎn)為土壤出現(xiàn)水分持續(xù)嚴(yán)重不足，土壤出現(xiàn)較厚的干土層，植物萎蔫、葉片干枯，果實(shí)脫落，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成較嚴(yán)重影響，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水產(chǎn)生一定影響；
[0037]特旱，特點(diǎn)為土壤出現(xiàn)水分長時(shí)間嚴(yán)重不足，地表植物干枯、死亡，對(duì)農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，工業(yè)生產(chǎn)、人畜飲水產(chǎn)生較大影響。
[0038]步驟5)中所有子區(qū)域的圖像拼接成所要檢測區(qū)域的平面圖像采用以下方式拼接:先對(duì)所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、邊緣提??；再對(duì)所有子區(qū)域的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，通過sift方法找出待拼接圖像中的特征點(diǎn)，根據(jù)特征點(diǎn)確定多幅圖像之間的變換關(guān)系，根據(jù)圖像特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系建立兩幅圖像的拼接變換模型，然后將一幅圖像轉(zhuǎn)換到另一幅圖像的坐標(biāo)系中進(jìn)行統(tǒng)一坐標(biāo)變換，最后將帶拼接圖像的重合區(qū)域進(jìn)行融合得到拼接重構(gòu)的平滑無縫全景圖像。
[0039]步驟2)中劃分得到的各個(gè)子區(qū)域的面積相近或相同。
[0040]位于相鄰位置子區(qū)域采集得到的圖像之間存在重疊部分，以便于上位機(jī)進(jìn)行圖像拼接。
[0041]本發(fā)明可將所檢測區(qū)域劃分成若干個(gè)子區(qū)域的面積主要依據(jù)小型無人機(jī)所采用的圖像采集攝像頭的