農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法。所述系統(tǒng)包括無人機(jī)和監(jiān)控終端，所述無人機(jī)和所述監(jiān)控終端無線連接；其中，所述無人機(jī)用于根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位樁識(shí)別農(nóng)田類型，并根據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給所述監(jiān)控終端；所述監(jiān)控終端用于接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)無人值守農(nóng)田的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警，不再依賴于人力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以減少人力資本的投入，提高了大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)效率。
【專利說明】
農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)，尤其涉及一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)農(nóng)田的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。我國(guó)信息化、智能化的農(nóng)業(yè)發(fā) 展還處于初步階段，隨著大規(guī)模的土地流轉(zhuǎn)使得大規(guī)模的自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成為未來的重 要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。
[0003] 而在現(xiàn)有技術(shù)中，農(nóng)業(yè)管理還高度的依賴于人力，容易造成資源的浪費(fèi)，生產(chǎn)成本 過高，不利于解放農(nóng)村勞動(dòng)力，而且過于依賴工作人員的經(jīng)驗(yàn)，所以使得農(nóng)作物的生產(chǎn)管理 效率不高，這種現(xiàn)象在大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法，以提高大規(guī) 模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)效率。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括無人機(jī)和監(jiān)控 終端，所述無人機(jī)和所述監(jiān)控終端無線連接；
[0006] 其中，所述無人機(jī)用于根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類型，并根 據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給所述監(jiān)控 終端；
[0007] 所述監(jiān)控終端用于接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。
[0008] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法，所述方法包括：
[0009] 通過無人機(jī)在農(nóng)田上空巡航，根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類 型，并根據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給 監(jiān)控終端；
[0010]通過監(jiān)控終端接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。
[0011] 本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，通過無人機(jī)根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別 出農(nóng)田類型，再根據(jù)農(nóng)田類型監(jiān)測(cè)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并發(fā)送給監(jiān)控終端，由監(jiān)控終端通知管 理人員，實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)無人值守農(nóng)田的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警，不再依賴于人力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以 減少人力資本的投入，提高了大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)效率。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的示意圖；
[0014] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的嵌入式載荷計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩?述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0018] 實(shí)施例一
[0019] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例可適用 于在大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)農(nóng)田進(jìn)行監(jiān)測(cè)的情況，如圖1所示，本實(shí)施例所示的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)包括:無人機(jī)10和監(jiān)控終端20，無人機(jī)10和監(jiān)控終端20無線連接。
[0020] 其中，無人機(jī)10用于根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類型，并根據(jù) 所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給監(jiān)控終端 20；
[0021] 監(jiān)控終端20用于接收無人機(jī)10發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的示意圖，如圖2所示，利用包 括無人機(jī)10和監(jiān)控終端20的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田時(shí)，需要對(duì)農(nóng)田進(jìn)行數(shù)字化，以利于無 人機(jī)10進(jìn)行識(shí)別定位，主要是在農(nóng)田中設(shè)置位置標(biāo)識(shí)定位粧31，來實(shí)現(xiàn)數(shù)字化農(nóng)田30，在無 人機(jī)的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)中位置標(biāo)識(shí)定位粧的數(shù)量要不少于兩個(gè)。其中，位置標(biāo)識(shí)定位粧是為了方 便無人機(jī)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行識(shí)別和定位，在農(nóng)田中設(shè)置具有位置標(biāo)識(shí)的定位粧，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田的數(shù) 字化。所述位置標(biāo)識(shí)定位粧優(yōu)選包括位置標(biāo)識(shí)，所述位置標(biāo)識(shí)優(yōu)選包括農(nóng)田類型和所述位 置標(biāo)識(shí)定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)的信息，即位置標(biāo)識(shí)主要包含該定位粧在農(nóng)田坐 標(biāo)系中的位置坐標(biāo)及其特征，如：（ID，X，y)，其中，ID表示農(nóng)田類型（如小麥田、玉米田、西紅 柿田等等），（X，y)為該定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。其中，定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的 位置坐標(biāo)是定位粧的中心在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。
[0023]其中，所述位置標(biāo)識(shí)為高冗余度的二維碼標(biāo)識(shí)。
[0024]在數(shù)字化農(nóng)田中，使用的位置標(biāo)識(shí)定位粧為農(nóng)田中的凸起部分，上端面的位置標(biāo) 識(shí)是用耐腐蝕漆噴涂的具有高冗余度的二維碼(QR CODE)。使用高冗余度二維碼的有益之 處在于無人機(jī)拍攝同一地塊的時(shí)間較短，拍攝過程中容易受氣流影響使得拍攝相機(jī)出現(xiàn)晃 動(dòng)，這需要無人機(jī)能夠快速對(duì)二維碼進(jìn)行識(shí)別，而且農(nóng)田環(huán)境復(fù)雜需要無人機(jī)巡航相機(jī)（即 定位識(shí)別相機(jī))對(duì)二維碼具有較強(qiáng)糾錯(cuò)能力，而具有較高冗余度的二維碼可以滿足這些要 求。
[0025]無人機(jī)10可以根據(jù)所述位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別出當(dāng)前巡航農(nóng)田的農(nóng)田類型，再根據(jù) 所述農(nóng)田類型，調(diào)用與所述農(nóng)田類型相應(yīng)的識(shí)別算法監(jiān)測(cè)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，當(dāng)監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè) 警情時(shí)，將所述農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給監(jiān)控終端20。監(jiān)控終端20接收到無人機(jī)10發(fā)送來的農(nóng)田的 農(nóng)業(yè)警情后，通過郵件或者短信的方式通知管理人員，使得管理人員盡快采取措施消除所 述農(nóng)業(yè)警情。其中，所述農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情優(yōu)選包括下述至少一種:苗情警情、長(zhǎng)勢(shì)警情和病 蟲害警情。
[0026]通過無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同農(nóng)作物指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，如：苗情監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)、病蟲害監(jiān) 測(cè)等等。
[0027]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過無人機(jī)根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別出農(nóng) 田類型，再根據(jù)農(nóng)田類型監(jiān)測(cè)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并發(fā)送給監(jiān)控終端，由監(jiān)控終端通知管理人 員，實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)無人值守農(nóng)田的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警，不再依賴于人力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以減少 人力資本的投入，提高了大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)效率，而且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)過程中的各類警情、降低農(nóng)作物受各類病害影響的概率、控制養(yǎng)殖成本，有利于更加科 學(xué)、規(guī)范的進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
[0028] 實(shí)施例二
[0029]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例在實(shí)施 例一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，將無人機(jī)10進(jìn)一步優(yōu)化為包括定位識(shí)別相機(jī)11、監(jiān)測(cè)相機(jī)12和 嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13。
[0030] 其中，定位識(shí)別相機(jī)11和監(jiān)測(cè)相機(jī)12同軸固定安裝在無人機(jī)10的無人機(jī)平臺(tái)上， 且分別與嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13連接，嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13與監(jiān)控終端20無線連接；
[0031] 定位識(shí)別相機(jī)11用于拍攝設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧，并將拍攝到的定位圖 像傳輸至嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13;
[0032] 監(jiān)測(cè)相機(jī)12用于拍攝農(nóng)田的監(jiān)測(cè)圖像，并將拍攝到的監(jiān)測(cè)圖像傳輸至嵌入式載荷 計(jì)算機(jī)13，來監(jiān)測(cè)農(nóng)田中的農(nóng)業(yè)警情；
[0033] 嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13用于接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，根據(jù)所述定位圖像 和所述監(jiān)測(cè)圖像，識(shí)別所述監(jiān)測(cè)圖像中的農(nóng)業(yè)警情，并根據(jù)所述定位圖像定位出所述農(nóng)業(yè) 警情的位置坐標(biāo)，并將所述監(jiān)測(cè)圖像和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送給監(jiān)控終端20。
[0034] 定位識(shí)別相機(jī)11和監(jiān)測(cè)相機(jī)12同軸固定安裝在無人機(jī)10的無人機(jī)平臺(tái)上，且同時(shí) 拍攝定位圖像和監(jiān)測(cè)圖像，從而根據(jù)定位圖像和監(jiān)測(cè)圖像分析出農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情及相應(yīng)的 位置坐標(biāo)。
[0035] 監(jiān)測(cè)相機(jī)為高清相機(jī)，可以包括多個(gè)具有不同功能的相機(jī)，根據(jù)不同的農(nóng)田和農(nóng) 情來使用不同類型的相機(jī)，如：用紅外相機(jī)來監(jiān)測(cè)農(nóng)田鼠害、使用高光譜相機(jī)來監(jiān)測(cè)農(nóng)作物 的病害(如小麥條銹病、水稻的稻痕病等等）。
[0036] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的嵌入式載荷計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖， 如圖4所示，嵌入式載荷計(jì)算機(jī)13包括FPGA(Field - Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編 程門陣列）131、DSP(Digital Signal Processor，信號(hào)處理器）132和信號(hào)發(fā)生器133;
[0037] 其中，F(xiàn)PGA 131與DSP 132連接，DSP 132與信號(hào)發(fā)生器133連接，信號(hào)發(fā)生器133與 監(jiān)控終端20無線連接；
[0038] FPGA 131用于接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，并獲取所述定位圖像和所述監(jiān) 測(cè)圖像的數(shù)據(jù)，將所述圖像的數(shù)據(jù)傳輸給DSP 132;
[0039] DSP 132對(duì)所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情 和農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)；
[0040]信號(hào)發(fā)生器133用于將所述農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送至監(jiān) 控終端20。
[0041 ] 其中，F(xiàn)PGA為接口電路，DSP為運(yùn)算電路。DSP 132與信號(hào)發(fā)生器133之間通過串口 或者IO (Input/Output，輸入/輸出）連接。
[0042]本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過無人機(jī)上的定位識(shí)別相機(jī)和監(jiān)測(cè)相機(jī)拍攝定位圖像和 監(jiān)測(cè)圖像，由嵌入式載荷計(jì)算機(jī)對(duì)所述定位圖像和監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行分析，識(shí)別出農(nóng)田的農(nóng)業(yè) 警情及相應(yīng)的位置坐標(biāo)，提高了識(shí)別的精度，進(jìn)一步提高了監(jiān)測(cè)效率。
[0043]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，當(dāng)所述無人機(jī)在預(yù)設(shè)巡航高度范圍內(nèi)時(shí)，在所述定位 識(shí)別相機(jī)的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)中位置標(biāo)識(shí)定位粧的數(shù)量?jī)?yōu)選為至少兩個(gè)，且所述位置標(biāo)識(shí)定位粧的 間距滿甩加下備件·
[0044；
[0045」XlTUi且仍、IcU Jtti，nmin為所述預(yù)設(shè)巡航尚度范圍中的最低巡 航高度、Smin為無人機(jī)中定位識(shí)別相機(jī)的視場(chǎng)角最小值，σ為無人機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定度。
[0046] 通過位置標(biāo)識(shí)定位粧滿足的上述條件，可以保證無人機(jī)的定位精度。
[0047] 實(shí)施例三
[0048]圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法的流程圖，本實(shí) 施例所述的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法是以上述實(shí)施例提供的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來執(zhí)行，具 體包括如下步驟：
[0049] 步驟510,通過無人機(jī)在農(nóng)田上空巡航，根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別 農(nóng)田類型，并根據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情 發(fā)送給監(jiān)控終端。
[0050] 通過無人機(jī)在待監(jiān)測(cè)的農(nóng)田上空巡航，根據(jù)所述位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別出當(dāng)前巡航 農(nóng)田的農(nóng)田類型，再根據(jù)所述農(nóng)田類型，調(diào)用與所述農(nóng)田類型相應(yīng)的識(shí)別算法監(jiān)測(cè)農(nóng)田的 農(nóng)業(yè)警情，當(dāng)監(jiān)測(cè)到農(nóng)業(yè)警情時(shí)，將所述農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給監(jiān)控終端。
[0051] 其中，根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類型，并根據(jù)所述農(nóng)田類型 對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給監(jiān)控終端優(yōu)選包括：
[0052] 通過定位識(shí)別相機(jī)拍攝設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧，并將拍攝到的定位圖像 傳輸至嵌入式載荷計(jì)算機(jī)；
[0053]通過監(jiān)測(cè)相機(jī)拍攝農(nóng)田的監(jiān)測(cè)圖像，并將拍攝到的監(jiān)測(cè)圖像傳輸至嵌入式載荷計(jì) 算機(jī)；
[0054] 通過嵌入式載荷計(jì)算機(jī)接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，根據(jù)所述定位圖像識(shí) 別當(dāng)前農(nóng)田類型，根據(jù)當(dāng)前農(nóng)田類型對(duì)所述監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行識(shí)別，如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警 情，則對(duì)與所述監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像進(jìn)行識(shí)別，定位出所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)， 將所述監(jiān)測(cè)圖像和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送給所述監(jiān)控終端。
[0055] 當(dāng)無人機(jī)啟動(dòng)后，為定位識(shí)別相機(jī)、監(jiān)測(cè)相機(jī)和嵌入式載荷計(jì)算機(jī)通電。由于當(dāng)所 述無人機(jī)在預(yù)設(shè)巡航高度范圍內(nèi)時(shí)，在所述定位識(shí)別相機(jī)的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)中位置標(biāo)識(shí)定位粧的 數(shù)量為至少兩個(gè)，定位識(shí)別相機(jī)拍攝到的定位圖像中包括至少兩個(gè)位置標(biāo)識(shí)定位粧。監(jiān)測(cè) 相機(jī)與定位識(shí)別相機(jī)同軸安裝在無人機(jī)平臺(tái)上，且監(jiān)測(cè)相機(jī)的視場(chǎng)角小于定位識(shí)別相機(jī)的 視場(chǎng)角，那么監(jiān)測(cè)相機(jī)拍攝到的監(jiān)測(cè)圖像是定位識(shí)別相機(jī)拍攝到的定位圖像的中間的一部 分。
[0056] 嵌入式載荷計(jì)算機(jī)接收到所述定位圖像和監(jiān)測(cè)圖像后，先識(shí)別所述定位圖像中的 位置標(biāo)識(shí)定位粧，并識(shí)別所述位置標(biāo)識(shí)定位粧中的當(dāng)前農(nóng)田類型，從而根據(jù)當(dāng)前農(nóng)田類型 調(diào)用相應(yīng)農(nóng)田類型的識(shí)別算法對(duì)所述監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行識(shí)別，即不同類型的農(nóng)作物需要根據(jù)相 應(yīng)類型的識(shí)別算法進(jìn)行識(shí)別，并調(diào)用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)算法來識(shí)別農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情（當(dāng)監(jiān)測(cè)苗情 時(shí)，調(diào)用苗情算法；當(dāng)檢測(cè)病蟲害時(shí)，調(diào)用病蟲害算法）。如果識(shí)別到出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)警情(如病 蟲害警情），則根據(jù)與識(shí)別出農(nóng)業(yè)警情的監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像進(jìn)行識(shí)別，通過定位 圖像中的至少兩個(gè)位置標(biāo)識(shí)定位粧，來定位出農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)。提高了農(nóng)業(yè)警情的監(jiān) 測(cè)精度，并提高了農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)的定位精度。
[0057]步驟520,通過監(jiān)控終端接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人 員。
[0058]通過監(jiān)控終端接收無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情后，并以郵件或者短信的方式 通知管理人員，使得管理人員盡快采取措施消除所述農(nóng)業(yè)警情。
[0059] 本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過無人機(jī)根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別出的 農(nóng)田類型，再根據(jù)農(nóng)田類型監(jiān)測(cè)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并發(fā)送給監(jiān)控終端，由監(jiān)控終端通知管理 人員，實(shí)現(xiàn)了大范圍內(nèi)無人值守農(nóng)田的智能監(jiān)測(cè)與預(yù)警，不再需要人力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以減少 人力資本的投入，提高了大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田監(jiān)測(cè)效率，而且可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)過程中的各類警情、降低農(nóng)作物受各類病害影響的概率、控制養(yǎng)殖成本，有利于更加科 學(xué)、規(guī)范的進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
[0060] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，則對(duì)與所述監(jiān)測(cè)圖像相 同時(shí)戳的定位圖像進(jìn)行識(shí)別，定位出所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)優(yōu)選包括：
[0061] 如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，通過DSP根據(jù)所述監(jiān)測(cè)圖像以及所述監(jiān)測(cè)相機(jī)的視 場(chǎng)角與定位識(shí)別相機(jī)的視場(chǎng)角的關(guān)系，確定所述農(nóng)業(yè)警情在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)；
[0062] 通過DSP根據(jù)與所述監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像，確定該定位圖像中的位置標(biāo) 識(shí)定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，以及所述位置標(biāo)識(shí)定位粧的圖像中形心在圖像坐標(biāo) 系中的圖像坐標(biāo)；
[0063]通過DSP根據(jù)所述位置標(biāo)識(shí)定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)以及所述位置標(biāo)識(shí) 定位粧的圖像中形心在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)，確定從圖像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到農(nóng)田坐標(biāo)系的 轉(zhuǎn)移矩陣；
[0064]通過DSP根據(jù)所述農(nóng)業(yè)警情在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)和所述轉(zhuǎn)移矩陣，確定所 述農(nóng)業(yè)警情在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。
[0065] 其中，所述圖像坐標(biāo)系是指定位圖像的圖像坐標(biāo)系，且以定位圖像的中心為原點(diǎn)。 當(dāng)識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情時(shí)，首先確定出所述農(nóng)業(yè)警情在所述監(jiān)測(cè)圖像的圖像坐標(biāo)系中的 圖像坐標(biāo)，由于監(jiān)測(cè)相機(jī)和定位識(shí)別相機(jī)是同軸安裝在無人機(jī)平臺(tái)上的，且定位識(shí)別相機(jī) 的視場(chǎng)角大于監(jiān)測(cè)相機(jī)的視場(chǎng)角，則監(jiān)測(cè)圖像是定位圖像的中間相應(yīng)監(jiān)測(cè)相機(jī)視場(chǎng)角的一 部分圖像(如，監(jiān)測(cè)相機(jī)的視場(chǎng)角為10° Xl〇°，定位識(shí)別相機(jī)的視場(chǎng)角為20° X20°，則監(jiān)測(cè) 圖像映射到定位圖像中是定位圖像的中心的10° X 10°的圖像），則根據(jù)監(jiān)測(cè)相機(jī)與定位識(shí) 別相機(jī)的視場(chǎng)角的關(guān)系，可以將農(nóng)業(yè)警情在所述監(jiān)測(cè)圖像的圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)映射 到定位圖像的圖像坐標(biāo)系中，得到農(nóng)業(yè)警情在定位圖像的圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)，該圖 像坐標(biāo)記為(Y y )。
[0066] 假設(shè)定位圖像中拍攝到的位置標(biāo)識(shí)定位粧的數(shù)量為n(n 2 2)，識(shí)別定位圖像中的 位置標(biāo)識(shí)定位粧上的位置標(biāo)識(shí)，并識(shí)別所述位置標(biāo)識(shí)得到位置標(biāo)識(shí)定位粧的位置標(biāo)識(shí)的中 心在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)分別為(Xi，yi)、（X2，y2)、......、（χη，yn)，并確定所述位置標(biāo)識(shí) 定位粧的圖像中形心在定位圖像的圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)分別為U/ )、（χ/， y/)、……、（Xr/，y/)。其中，圖像中形心是指圖像的中心。
[0067] 假設(shè)從圖像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到農(nóng)田坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)移矩陣為T，轉(zhuǎn)移矩陣為2X2的矩陣，同 時(shí)將所述位置標(biāo)識(shí)的圖像坐標(biāo)和位置坐標(biāo)分別表示為矩陣的形式，分別為A和B，則A和B分 別表示如下：
[0068]
[0069] 矩陣A和矩陣B滿足如下關(guān)系：
[0070] A · ?2Χ2 = Β
[0071] 根據(jù)上述矩陣A和矩陣B的關(guān)系，通過最新二乘法得到轉(zhuǎn)移矩陣T如下：
[0072] τ2χ2=(Ατ · Α)-1 · At · B
[0073] 根據(jù)農(nóng)業(yè)警情在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)(X'，y')所述轉(zhuǎn)移矩陣Τ，確定農(nóng)業(yè)警情 在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)為：
[0074] [X y] =T · [X' y' ]
[0075] 其中，（x，y)為農(nóng)業(yè)警情在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。
[0076] 通過上述方法確定的農(nóng)業(yè)警情的位置比較準(zhǔn)確，可以進(jìn)一步提高大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中的監(jiān)測(cè)效率。
[0077]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解， 本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、 重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還 可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括無人機(jī)和監(jiān)控終端，所述無人機(jī)和所 述監(jiān)控終端無線連接； 其中，所述無人機(jī)用于根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類型，并根據(jù)所 述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給所述監(jiān)控終 端； 所述監(jiān)控終端用于接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無人機(jī)包括定位識(shí)別相機(jī)、監(jiān)測(cè)相機(jī) 和嵌入式載荷計(jì)算機(jī)； 其中，所述定位識(shí)別相機(jī)和所述監(jiān)測(cè)相機(jī)同軸固定安裝在所述無人機(jī)的無人機(jī)平臺(tái) 上，且分別與嵌入式載荷計(jì)算機(jī)連接，所述嵌入式載荷計(jì)算機(jī)與所述監(jiān)控終端無線連接； 所述定位識(shí)別相機(jī)用于拍攝設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧，并將拍攝到的定位圖像 傳輸至所述嵌入式載荷計(jì)算機(jī)； 所述監(jiān)測(cè)相機(jī)用于拍攝農(nóng)田的監(jiān)測(cè)圖像，并將拍攝到的監(jiān)測(cè)圖像傳輸至所述嵌入式載 荷計(jì)算機(jī)，來監(jiān)測(cè)農(nóng)田中的農(nóng)業(yè)警情； 所述嵌入式載荷計(jì)算機(jī)用于接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，根據(jù)所述定位圖像和 所述監(jiān)測(cè)圖像，識(shí)別所述監(jiān)測(cè)圖像中的農(nóng)業(yè)警情，并根據(jù)所述定位圖像定位出所述農(nóng)業(yè)警 情的位置坐標(biāo)，并將所述監(jiān)測(cè)圖像和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送給所述監(jiān)控終端。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式載荷計(jì)算機(jī)包括現(xiàn)場(chǎng)可編程口 陣列FPGA、數(shù)字信號(hào)處理器DSP和信號(hào)發(fā)生器； 其中，所述FPGA與DSP連接，DSP與信號(hào)發(fā)生器連接，信號(hào)發(fā)生器與所述監(jiān)控終端無線連 接； FPGA用于接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，并獲取所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像的 數(shù)據(jù)，將所述圖像的數(shù)據(jù)傳輸給DSP; DSP對(duì)所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情和農(nóng)業(yè)警 情的位置坐標(biāo)； 所述信號(hào)發(fā)生器用于將所述農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送至所述 監(jiān)控終端。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述無人機(jī)在預(yù)設(shè)巡航高度范圍內(nèi)時(shí)， 在所述定位識(shí)別相機(jī)的監(jiān)測(cè)視場(chǎng)中位置標(biāo)識(shí)定位粧的數(shù)量為至少兩個(gè)，且所述位置標(biāo)識(shí)定 位粧的間距滿足如下條件：其中，D為所述位置標(biāo)識(shí)定位粧的間距，Hmin為所述預(yù)設(shè)巡航高度范圍中的最低巡航高 度、θηιη為無人機(jī)中定位識(shí)別相機(jī)的視場(chǎng)角最小值，σ為無人機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置標(biāo)識(shí)定位粧包括位置標(biāo) 識(shí)，所述位置標(biāo)識(shí)包括農(nóng)田類型和所述位置標(biāo)識(shí)定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)的信 息。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位置標(biāo)識(shí)為高冗余度的二維碼標(biāo)識(shí)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情包括下述至少 一種:苗情警情、長(zhǎng)勢(shì)警情和病蟲害警情。8. -種基于權(quán)利要求1所述的農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的方法，其特征在于，所述方法包 括： 通過無人機(jī)在農(nóng)田上空巡航，根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別農(nóng)田類型，并 根據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情發(fā)送給監(jiān)控終 端； 通過監(jiān)控終端接收所述無人機(jī)發(fā)送來的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，并通知管理人員。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，根據(jù)設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧識(shí)別 農(nóng)田類型，并根據(jù)所述農(nóng)田類型對(duì)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情 發(fā)送給監(jiān)控終端包括： 通過定位識(shí)別相機(jī)拍攝設(shè)置在農(nóng)田中的位置標(biāo)識(shí)定位粧，并將拍攝到的定位圖像傳輸 至嵌入式載荷計(jì)算機(jī)； 通過監(jiān)測(cè)相機(jī)拍攝農(nóng)田的監(jiān)測(cè)圖像，并將拍攝到的監(jiān)測(cè)圖像傳輸至嵌入式載荷計(jì)算 機(jī)； 通過嵌入式載荷計(jì)算機(jī)接收所述定位圖像和所述監(jiān)測(cè)圖像，根據(jù)所述定位圖像識(shí)別當(dāng) 前農(nóng)田類型，根據(jù)當(dāng)前農(nóng)田類型對(duì)所述監(jiān)測(cè)圖像進(jìn)行識(shí)別，如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，貝U 對(duì)與所述監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像進(jìn)行識(shí)別，定位出所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)，將所 述監(jiān)測(cè)圖像和所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)發(fā)送給所述監(jiān)控終端。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，則對(duì)與所述 監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像進(jìn)行識(shí)別，定位出所述農(nóng)業(yè)警情的位置坐標(biāo)包括： 如果識(shí)別到農(nóng)田的農(nóng)業(yè)警情，通過DSP根據(jù)所述監(jiān)測(cè)圖像W及所述監(jiān)測(cè)相機(jī)的視場(chǎng)角 與定位識(shí)別相機(jī)的視場(chǎng)角的關(guān)系，確定所述農(nóng)業(yè)警情在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)； 通過DSP根據(jù)與所述監(jiān)測(cè)圖像相同時(shí)戳的定位圖像，確定該定位圖像中的位置標(biāo)識(shí)定 位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，W及所述位置標(biāo)識(shí)定位粧的圖像中形屯、在圖像坐標(biāo)系中 的圖像坐標(biāo)； 通過DSP根據(jù)所述位置標(biāo)識(shí)定位粧在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)W及所述位置標(biāo)識(shí)定位 粧的圖像中形屯、在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)，確定從圖像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到農(nóng)田坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)移 矩陣； 通過DSP根據(jù)所述農(nóng)業(yè)警情在圖像坐標(biāo)系中的圖像坐標(biāo)和所述轉(zhuǎn)移矩陣，確定所述農(nóng) 業(yè)警情在農(nóng)田坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01C21/00GK105842246SQ201610364952
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】李哲敏, 莊家煜, 陳威, 張永恩, 仲曉春, 黃敏
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所