基於無人機的監控農田作物生長的方法

2023-06-01 11:50:31

基於無人機的監控農田作物生長的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於無人機的監控農田作物生長的方法，所述的監控農田作物生長的方法主要是通過無人機的定向巡航和無人機攜帶的成像設備的定點拍攝以完成監控農作物的生長的工作；本發明通過將無人機遙感系統和現代農業的檢測技術結合在一起，針對現代農業的大規模集成化農田，無需農民進行下田觀察農作物生長狀況，節省了大量的用工成本和時間，同時經過計算機記錄的圖片數據，方便隨時查看和前後對比，更精準的分析出農田內作物的實際生長狀況，方便對農田進行統一規劃和管理。
【專利說明】基於無人機的監控農田作物生長的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動化農業的生產和檢測領域，尤其涉及一種一種基於無人機的監控 農田作物生長的方法。

【背景技術】
[0002] 現代機器體系的形成和農業機器的的廣泛應用，使農業由手工畜力農具生產轉變 為機器生產，如技術經濟性能優良的拖拉機、耕耘機、聯合收割機、農用汽車、農用飛機以及 林、牧、漁業中的各種機器，成為農業的主要生產工具，使投入農業的能源顯著增加，電子、 原子能、雷射、遙感技術以及人造衛星等也開始運用於農業。
[0003] 無人機遙感系統多使用小型數字相機(或掃描儀）作為機載遙感設備，與傳統的航 片相比，存在像幅較小、影像數量多等問題，針對其遙感影像的特點以及相機定標參數、拍 攝(或掃描）時的姿態數據和有關幾何模型對圖像進行幾何和輻射校正，同時還有影像自動 識別和快速拼接軟體，實現影像質量、飛行質量的快速檢查和數據的快速處理，以滿足整套 系統實時、快速的技術要求。
[0004] 傳統農業的生產中，農田內作物的生長狀況需要農民下到農田裡進行實時觀察， 已獲得農作物實際的生長狀態，但是針對農民在進行觀察時，僅能觀察農田周側的農作物 的生長狀況,對於農田中部的作物的生長狀況無法觀察，主要是由於農作物填滿整個農田， 農民無法順利進入農田中進行觀察，同時隨著大規模集成化現代農業的推廣，承包式大規 模農田推廣，採用傳統的農民下田觀察的發放需要浪費大量的人力物力，操作繁瑣，不方便 記錄和統一管理。


【發明內容】

[0005] 針對上述存在的問題，本發明提供一種適用於大規模集成化農田、方便統一管理 和控制的擠壓無人機的監控農田作為生長的方法。
[0006] 為了達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種基於無人機的監控農田作 物生長的方法，所述的監控農田作物生長的方法主要是通過無人機的定向巡航和無人機攜 帶的成像設備的定點拍攝，通過計算機軟體將收集是數據進行分析以完成監控農作物的生 長的工作，包括以下幾個步驟： 1) 通過人工檢測農田的實際面積，經過過計算機規劃、制定無人機的定向巡航的預飛 行路線； 2) 根據計算機制定的預飛行路線，連通無人機進行試飛，試飛過程中，無人機搭載成像 設備，全程拍攝無人機的飛行區域內的農田情況； 3) 根據試飛過程中攝製的錄像，將無人機航拍獲取的多張影像或圖片導入三維仿真 軟體中，進行人工比對和軟體篩選，確定在實際飛行過程中的無人機懸停拍攝點和拍攝時 間； 4) 根據預飛行過程中拍攝的錄像和確定的無人機懸停拍攝點，通過計算機規劃和制定 無人機的實際飛行路線； 5)無人機沿實際飛行路線飛行，到達制定的拍攝點後，無人機懸停飛行，通過機載成像 設備進行定點拍攝。
[0007] 6)將步驟5)獲得的圖像數據錄入信息處理計算機，進行建模和統一分析後得到農 作物的生長狀況。
[0008] 本發明在實際飛行過程中，無人機攜帶的定位設備獲取無人機當前的位置信息傳 給數據處理計算機，數據處理計算機將該信息與設定的點的位置進行比較，如果無人機位 置在預定檢測點經緯度的±lm範圍內，則無人機懸停對該點對周圍環境進行360°拍照。
[0009] 本發明所述的定位設備選用GPS定位系統。GPS導航系統的基本原理是測量出已 知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體 位置；選用該技術的目的是方便無人機和農田的精準定位，方便計算機建模和統一規劃，測 位精準，方便統一規範化管理。
[0010] 本發明所述步驟（3)中無人機懸停拍攝點的選取，根據監測範圍內不同栽種不同 作物的農田來確定，每塊農田內設有一個懸停拍攝點； 本發明所述單塊農田的懸停拍攝點根據農田的形狀來確定，類矩形的農田的懸停拍攝 點設置在農田內兩條最長對角線的交點上，類圓形的農田的懸停拍攝設置在農田圓心上。
[0011] 本發明所述無人機在懸停點對周圍環境進行360°拍照，單個點拍攝4張照片，拍 攝角度以指南針的指向的"正東"、"正南"、"正西"、"正北"四個方向；是個方向上由於承 受不同時段的光照，其作物是生長的溫度和溼度因素也不同，通過四張照片可以方便觀察 整個農田內作物的生長狀況，觀察和分析全面。
[0012] 本發明所述的無人機機載成像設備設置在機身外部，照相設備的像素> 1800萬， 且其具有光學防抖裝置。
[0013] 本發明所述的無人機機載成像設備活動安裝在無人機底部，所述無人機機載成像 設備的堅直旋轉角度為一 90°?20° ;根據農作物的實際生產狀態，調節成像設備在無人 機上的角度，方便尋找最佳的拍攝角度，提高整體的作物的觀察效果。
[0014] 本發明的優點在於：本發明通過將無人機遙感系統和現代農業的檢測技術結合在 一起，針對現代農業的大規模集成化農田，無需農民進行下田觀察農作物生長狀況，節省了 大量的用工成本和時間，同時經過計算機記錄的圖片數據，方便隨時查看和前後對比，更精 準的分析出農田內作物的實際生長狀況，方便對農田進行統一規劃和管理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明無人機飛行預設圖。
[0016] 其中，〇為實際規劃的懸停拍攝點；

【權利要求】
1. 一種基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述的監控農田作物生 長的方法主要是通過無人機的定向巡航和無人機攜帶的成像設備的定點拍攝，通過計算機 軟體將收集是數據進行分析以完成監控農作物的生長的工作，包括以下幾個步驟： 1) 通過人工檢測農田的實際面積，經過過計算機規劃、制定無人機的定向巡航的預飛 行路線； 2) 根據計算機制定的預飛行路線，連通無人機進行試飛，試飛過程中，無人機搭載成像 設備，全程拍攝無人機的飛行區域內的農田情況； 3) 根據試飛過程中攝製的錄像，將無人機航拍獲取的多張影像或圖片導入三維仿真 軟體中，進行人工比對和軟體篩選，確定在實際飛行過程中的無人機懸停拍攝點和拍攝時 間； 4) 根據預飛行過程中拍攝的錄像和確定的無人機懸停拍攝點，通過計算機規劃和制定 無人機的實際飛行路線； 5) 無人機沿實際飛行路線飛行，到達制定的拍攝點後，無人機懸停飛行，通過機載成像 設備進行定點拍攝； 6) 將步驟5)獲得的圖像數據錄入信息處理計算機，進行建模和統一分析後得到農作物 的生長狀況。
2. 根據權利要求1所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 的實際飛行過程中，無人機攜帶的定位設備獲取無人機當前的位置信息傳給數據處理計算 機，數據處理計算機將該信息與設定的點的位置進行比較，如果無人機位置在預定檢測點 經緯度的±lm範圍內，則無人機懸停對該點對周圍環境進行360°拍照。
3. 根據權利要求1所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 的定位設備選用GPS定位系統。
4. 根據權利要求1所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 步驟（3)中無人機懸停拍攝點的選取，根據監測範圍內不同栽種不同作物的農田來確定，每 塊農田內設有一個懸停拍攝點。
5. 根據權利要求4所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 單塊農田的懸停拍攝點根據農田的形狀來確定，類矩形的農田的懸停拍攝點設置在農田內 兩條最長對角線的交點上，類圓形的農田的懸停拍攝設置在農田圓心上。
6. 根據權利要求2所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 無人機在懸停點對周圍環境進行360°拍照，單個點拍攝4張照片，拍攝角度以指南針的指 向的"正東"、"正南"、"正西"、"正北"四個方向。
7. 根據權利要求1所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 的無人機機載成像設備設置在機身外部，照相設備的像素> 1800萬，且其具有光學防抖裝 置。
8. 根據權利要求7所述的基於無人機的監控農田作物生長的方法，其特徵在於，所述 的無人機機載成像設備活動安裝在無人機底部，所述無人機機載成像設備的堅直旋轉角度 為一90。?10。。
【文檔編號】H04N7/18GK104320607SQ201410383250
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】李亮, 吳夢, 沙敏, 趙雪鳳 申請人:江蘇恆創軟體有限公司