[發明專利]一種利用熱紅外圖像的水稻倒伏監測方法

有效

• 申請號: 201711363467.2
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108169138B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 劉濤;楊天樂;王一凡;孫成明;朱新開;郭文善
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種利用熱紅外圖像的水稻倒伏監測方法，其特征在于包含以下步驟：

步驟一：農田圖像獲取，通過無人機搭載熱紅外成像設備，定點獲取；

步驟二：特征值提取，通過圖像分析工具Matlab提取目標區域的顏色特征值、紋理特征值和溫度特征值；

步驟三：構建倒伏區域判別模型，利用步驟二中提取的特征值和已知的倒伏情況訓練水稻倒伏識別模型；

所述步驟三構建倒伏區域判別模型具體為：

3.1、PSO算法模塊的一個粒子尋找到一組適宜參數；

3.2、以該組參數構造SVM，在數據上進行交叉驗證，將均方根誤差作為適應度值返回給PSO算法模塊；

3.3、如果PSO算法的所有粒子都進行了3.2的適應度值的計算，那么轉3.4，否則轉3.1；

3.4、更新PSO算法的各個粒子的位置信息、速度信息以及局部極值，轉3.5；

3.5、PSO算法模塊判斷是否達到退出條件，若符合退出條件，則退出返回最優適應度值，否則轉3.1；

利用PSO-SVM模型識別出子圖像是否為倒伏，并最終計算倒伏數量和面積；

步驟四：倒伏監測模型的校準：通過采集較多的倒伏水稻與非倒伏水稻樣本對步驟三中訓練的模型進行校準；

步驟五：倒伏模型驗證：利用獨立的樣本對步驟四中已校準的模型進行驗證。

2.按照權利要求1所述的一種利用熱紅外圖像的水稻倒伏監測方法，其特征在于：所述步驟一農田圖像獲取具體過程為：利用手持式熱紅外儀Flir E40近地獲取熱紅外圖像，利用DJI Inspire 1無人機搭載ZENMUSE XT熱紅外鏡頭獲取水稻冠層熱紅外圖像，熱紅外波段7.5-13.5μm，搭載DJI X5R鏡頭獲取水稻冠層可見光圖像，分辨率為4608×3456pixel，無人機飛行高度為60m、100m和150m，60m圖像用于建模和驗證，100m和150m圖像用于探討飛行高度對模型的影響，圖像獲取選擇晴天、無大風天氣，獲取時間為8點-20點每隔2小時獲取一次。

3.按照權利要求1所述的一種利用熱紅外圖像的水稻倒伏監測方法，其特征在于：所述步驟五倒伏模型驗證過程為：人工從圖像上選取不同時間段倒伏區域與非倒伏區域60個，每個區域劃分成100個子圖像，利用誤報率FPR和漏報率FNR來判斷本方法的精準性，根據區域中倒伏子圖像占整副圖像的比例來計算倒伏率。