無人機載式地塊空間信息自動採集系統的製作方法
2023-09-17 14:16:05
無人機載式地塊空間信息自動採集系統的製作方法
【專利摘要】一種無人機載式地塊空間信息自動採集系統，包括：用於獲取地塊空間信息的空中採集部，所述空中採集部裝載在無人機上，其中所述地塊空間信息包括地塊空間的影像和雷射點雲數據；用於將所述地塊空間信息傳送至地面的空中數據無線發射部，所述空中數據無線發射部電連接至所述空中採集部；用於從所述空中數據無線發射部接收所述地塊空間信息的地面數據無線接收部，所述地面數據無線接收部與所述空中數據無線發射部通過無線通信方式連接。本實用新型提高了影像拼接的精度和可靠性，並提高了地塊空間信息自動提取的效率。
【專利說明】無人機載式地塊空間信息自動採集系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於農業遙感領域，特別是涉及到無人機載式農業信息化採集設備。
【背景技術】
[0002] 利用空間信息技術獲取野外地塊空間信息是現代農情遙感監測的重要組成部分， 也是提高外業工作效率的重要途徑。現有比較成熟的野外地塊空間信息獲取技術都是基於 GPS位置測量的，這種技術需要人工現地一個地塊一個地塊去丈量，這樣大大消耗人力物 力。無人機的出現為改善效率提供了新技術思路，無人機作為一種空間信息獲取的重要手 段，這些年被大量應用到遙感領域，大大提高了遙感的精度和工作效率。以無人機載平臺實 現野外地塊空間信息的自動獲取是提高農情遙感監測效率的重要手段，也是農業信息化的 一個強力技術訴求。 實用新型內容
[0003] 針對地塊空間信息採集亟需提高效率的內在需求，本實用新型提供一種無人機載 式地塊空間信息自動採集系統，包括：用於獲取地塊空間信息的空中採集部，所述空中採 集部裝載在無人機上，其中所述地塊空間信息包括地塊空間的影像和雷射點雲數據；用於 將所述地塊空間信息傳送至地面的空中數據無線發射部，所述空中數據無線發射部電連接 至所述空中採集部；用於從所述空中數據無線發射部接收所述地塊空間信息的地面數據無 線接收部，所述地面數據無線接收部與所述空中數據無線發射部通過無線通信方式連接。
[0004] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：基於所述影像和激 光點雲數據，對影像進行拼接的實時影像序列自動拼接裝置，所述實時影像序列自動拼接 裝置連接到所述地面數據無線接收部。
[0005] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：用於對拼接後的影 像進行信息提取的實時地塊空間信息自動提取裝置，所述實時地塊空間信息自動提取裝置 連接到所述實時影像序列自動拼接裝置。
[0006] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：用於實時顯示所述 地塊空間信息的實時顯示部，所述實時顯示部連接到所述實時地塊空間信息自動提取裝 置。
[0007] 進一步，所述空中採集部還包括用於控制無人機的飛行參數的導航裝置，所述導 航裝置具有GPS通信器件，所述地面控制部具有相對應的GPS通信器件。
[0008] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：用於對所述無人機 進行控制的地面控制部，所述地面控制部與所述導航裝置通過無線通信方式連接。
[0009] 進一步，所述空中採集部包括：用於獲取所述地塊空間信息的採集裝置，和用於控 制所述採集裝置的採集控制裝置。
[0010] 進一步，所述採集裝置包括用於獲取所述影像的攝像機，和用於獲取所述雷射點 雲數據的雷射掃描儀。
[0011] 進一步，所述空中採集部還包括：用於使得所述攝像機和所述雷射掃描儀同步工 作的同步裝置，所述同步裝置連接到所述採集控制裝置，或者連接到所述攝像機和所述激 光掃描儀。
[0012] 可選地，所述空中採集部還包括：用於使得所述攝像機和所述雷射掃描儀同步工 作的同步裝置，所述同步裝置集成到所述採集控制裝置內。
[0013] 本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統克服了無人飛行器遙感影 像旋轉角度大、影像重疊度不規則、相片傾角較大等技術難點，具有可靠的影像拼接能力， 從而提高了信息採集可靠性和效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統的一個實施例的結 構示意圖；
[0015] 圖2為本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統的另一個實施例的 結構示意圖；以及
[0016] 圖3為本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統的又一個實施例的 結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 圖1現實了本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統的一個實施例， 所述系統包括：空中採集部，所述空中採集部搭載在無人機上，用於獲取地塊空間信息，所 述地塊空間信息包括地塊空間的影像和雷射點雲數據。更具體地，所述空中採集部包括：採 集裝置和採集控制裝置。採集裝置用於獲取地塊空間的影像和雷射點雲數據。更具體地， 所述採集裝置包括拍攝地塊空間的影像的攝像機，以及獲取地塊空間的雷射點雲數據的激 光掃描儀。攝像機和雷射掃描儀可以設置多個。另外，所述採集裝置在採集控制裝置的控 制下進行工作，獲取的影像和雷射點雲數據傳輸至採集控制裝置。
[0018] 所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：空中數據無線發射部，所述 空中數據無線發射部也裝載在無人機上，與所述空中採集部電連接。所述空中數據無線發 射部集成有無線通信器件，利用無線網絡(例如3G、4G無線網絡）將所述空中採集部傳輸過 來的地塊空間信息(影像和雷射點雲數據）實時傳輸到地面，以便可以實時觀測。
[0019] 所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還包括：地面數據無線接收部。所述 地面數據無線接收部與所述空中數據無線發射部相匹配，採用相同的無線網絡傳輸技術， 也就是說，如果所述空中數據無線發射部採用4G無線網絡技術，則所述地面數據無線接收 部也採用4G無線網絡技術。所述地面數據無線接收部把所述空中採集部傳輸來的地塊空 間信息(影像和雷射點雲數據）接收下來並存儲到存儲設備（圖中未顯示）中。
[0020] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還可以包括：實時影像序列 自動拼接裝置。實時影像序列自動拼接裝置連接到地面數據無線接收部以獲取地塊空間信 息(影像和雷射點雲數據)。由於無人機拍攝的影像面積不大，對於大面積的地塊來說，需要 把影像進行拼接以便進行後面的信息提取(這在下面描述)。所述實時影像序列自動拼接裝 置基於影像和雷射點雲數據，使用影像和雷射融合技術將影像序列進行拼接，如此提高了 影像與影像之間匹配的精度，從而提高了拼接的幾何精度。
[0021] 進一步，所述無人機載式地塊空間信息自動採集系統還可以包括：實時地塊空間 信息自動提取裝置。所述實時地塊空間信息自動提取裝置連接到實時影像序列自動拼接裝 置以獲取拼接後的影像。所述實時地塊空間信息自動提取裝置對拼接後的影像進行信息提 取以及識別，例如提取出種植小麥的區域，以及識別哪些區域種植了大豆。所述實時地塊空 間信息自動提取裝置利用影像及雷射的融合信息，利用雷射對於高程的敏感性和影像對於 色彩的敏感性更高精度地識別出地塊的邊界線，在邊界線缺失或者分辨性差的情況下，使 用圖像分割技術識別從哪些部分屬於同一個地塊。所述實時地塊空間信息自動提取裝置提 商了自動識別能力也提商可識別的精度。
[0022] 在圖2所示的一個優選實施例中，除了圖1中所示的裝置，所述空中採集部還可以 包括多種傳感器，例如溫度傳感器、溼度傳感器、風力風速傳感器。所述傳感器用於採集傳 感數據，例如現場環境參數，以及其他器件或裝置的運行參數，以送至地面進行分析，為調 整或優化整個系統的工作模式或無人機的飛行模式的決策提供數據支持。因此，除了影像 和雷射點雲數據，所述地塊空間信息還包括傳感數據。
[0023] 如圖2所示，所述空中採集部還可以包括同步裝置，所述同步裝置在所述採集控 制裝置的控制下同步其他各個裝置(採集裝置、各傳感器）協調工作，例如，使得多個攝像機 和雷射掃描儀同時不同角度進行拍攝和掃描。所述同步裝置可以連接到所述採集控制器， 通過所述採集控制器來控制所述採集裝置和所述傳感器同步工作。這種情況下，所述同步 裝置可以集成到所述採集控制器內。另外，所述同步裝置還可以直接連接到所述採集裝置 和所述傳感器，以控制它們同步工作。
[0024] 如圖2所示，所述空中採集部還可以包括導航裝置，所述導航裝置具有GPS通信器 件，用於接收地面的控制信息來控制無人機的飛行，包括飛行姿態、飛行速度、飛行高度等。
[0025] 當無人機上配置有導航裝置時，那麼相應地，在地面上配置地面控制部，地面控制 部與所述導航裝置通信，相應地，地面控制部具有GPS通信模塊。地面控制部用於對無人機 進行控制，包括規劃飛行路線、設置飛行姿態、檢查無人機是否正常運行等。
[0026] 另外，所述地面控制部還可以具有無線(例如4G網絡）通信器件，與所述空中數據 無線發射部無線地通信(例如4G網絡)，基於所述採集控制部採集的傳感器參數來判斷搭載 的傳感器是否正常工作，而且還可以基於所述參數來控制無人機的飛行。或者，可選地，所 述地面控制部通過有線網絡和所述地面無線數據接收部連接，從所述地面無線數據接收部 獲取傳感器參數。
[0027] 在圖3所示的優選實施例中，相比於圖2所示的實施例，所述無人機載式地塊空間 信息自動採集系統還可以包括：地面影像實時顯示部，所述地面影像實時顯示部把地塊空 間信息(包括影像、雷射點雲數據和各空間參數）實時顯示出來，以便檢測傳感器的工作性 能以及拍攝的效果。其中，所述地面影像實時顯示部和所述地面數據無線接收部可以集成 到一起。
[0028] 本實用新型的無人機載式地塊空間信息自動採集系統克服了無人飛行器遙感影 像旋轉角度大、影像重疊度不規則、相片傾角較大等技術難點，使用影像和雷射融合技術將 影像序列進行拼接，提高了影像與影像之間匹配的精度，利用圖像分割技術進行識別邊界 線，從而提高了識別的精度。
【權利要求】
1. 一種無人機載式地塊空間信息自動採集系統，其特徵在於，包括： 用於獲取地塊空間信息的空中採集部，其中所述地塊空間信息包括地塊空間的影像和 雷射點雲數據，所述空中採集部包括：用於獲取所述影像的攝像機、用於獲取所述雷射點雲 數據的雷射掃描儀和用於控制所述攝像和所述雷射掃描儀的採集控制裝置，所述空中採集 部裝載在無人機上； 所述空中採集部還包括：用於使得所述攝像機和所述雷射掃描儀同步工作的同步裝 置，所述同步裝置連接到所述採集控制裝置，或者連接到所述攝像機和所述雷射掃描儀； 用於將所述地塊空間信息傳送至地面的空中數據無線發射部，所述空中數據無線發射 部電連接至所述採集控制裝置； 用於從所述空中數據無線發射部接收所述地塊空間信息的地面數據無線接收部，所述 地面數據無線接收部與所述空中數據無線發射部通過無線通信方式連接；基於所述影像和 所述雷射點雲數據，對影像進行拼接的實時影像序列自動拼接裝置，所述實時影像序列自 動拼接裝置連接到所述地面數據無線接收部。
2. 根據權利要求1所述的無人機載式地塊空間信息自動採集系統，其特徵在於，所述 空中採集部還包括用於控制無人機的飛行參數的導航裝置，所述導航裝置具有GPS通信器 件，所述地面控制部具有相對應的GPS通信器件。
3. 根據權利要求2所述的無人機載式地塊空間信息自動採集系統，其特徵在於，還包 括：用於對所述無人機進行控制的地面控制部，所述地面控制部與所述導航裝置通過無線 通信方式連接。
【文檔編號】G01C11/00GK203893849SQ201420106005
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】史雲, 唐華俊, 王道龍, 周清波, 陳仲新, 楊鵬, 吳文斌 申請人:中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所