[發明專利]一種基于圖像處理技術的植保無人機航線規劃優化方法

在審

• 申請號: 201910128838.1
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109871029A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 鄧繼忠;朱圣;袁梓文;劉其得;金鑫;黃華盛;王小龍;鐘兆基;蔣統統
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于圖像處理技術的植保無人機航線規劃優化方法，包括步驟：S1、使用無人機，采集遙感圖像以生成田塊的正射影像圖；S2、將拼好的正射影像圖，劃分成小尺寸的網格，提取其顏色和紋理特征，送入分類器，確定每個網格的病蟲害信息；S3、設定施藥閾值，對S2每個網格中，病蟲害等級高于該閾值的為施藥區域，否則為不施藥區域；S4、劃分網格，生成航線規劃，規劃包含多條航帶；S5、尋找每條航帶首尾需要施藥的位置點，形成新的航帶；S6、通過S1至S5的實行，能夠得出患病蟲害的情況，然后生成處方圖。本發明可以使植保無人機對患有病蟲害水稻的施藥提供一條最有的航線規劃，提高施藥的效率。

技術領域

本發明涉及植保無人機農業應用的技術領域，尤其是指一種基于圖像處理技術的植保無人機航線規劃優化方法。

背景技術

隨著近年來計算機遙感技術不斷地發展，逐漸地應用到農業生產中去。無人機遙感技術的覆蓋面積廣，且效率高，可以同時對于大面積的農作物進行觀測。非常適用于大面積農業生產調查，中國擁有18億畝基本農田，大量的農業需要現代化技術的支持，無人機遙感技術做出了很大的作用。其次，無人機遙感技術通過利用現代技術水平，可以在很大程度上減少人力和物力，而且無人機遙感技術的成本低，在農業生產過程中，利用無人機遙感技術進行噴撒藥物，可以減少藥物的浪費，有很高的經濟適用性。另一方面可以精確地對于農田的情況進行調查，對于農田的準確，施肥施藥和灌溉等作出準確的信息監測。

然而，由于國內的植保無人機一般都是使用電池動力，國外多是油動的。電池的續航能力肯定和油動續航沒有可比性，國內之所以植保無人機使用電池動力有多方面的原因，首先就是發動機的技術國內確實和國外差距很多，現在很多油動無人機的發動機技術也是在使用的國外的，成本自然就很高，國內一般很難接受,所以當無人機用于農業領域，用于對農作物施藥，授粉等等，就必須要考慮到最優效率，因此就需要對無人飛行航線有一個最優的規劃，對于沒有受病蟲害，或者受到的病蟲害影響比較小的水稻區域，植保無人機就不進行施藥或者施藥劑量較少。對于受病蟲害較為嚴重的水稻，植保無人機的施藥劑量相應就要多一些。

這樣一來既對患有病蟲害的水稻可以實現精準施藥，治理了水稻的病蟲害。又可以減少農藥的用量，提高了農藥的利用率同時也可以通過設置無人機的最優化航線，也可以有效解決植保無人機對水稻施藥因續航能力不足的原因影響施藥效率的問題。所以，基于圖像處理規劃的無人機航線對水稻施藥方法有較多的優勢?？梢越鉀Q有效地解決在農業實際生產中遇到的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出了一種基于圖像處理技術的植保無人機航線規劃優化方法，得出植保無人機對水稻病蟲害施藥的最佳飛行航線，這條最優的植保無人機飛行航線是基于圖像處理技術生成的處方圖，提高農藥的利用率，降低植保機械作業的功耗，以及減少農藥對未患病蟲害作物的傷害。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種基于圖像處理技術的植保無人機航線規劃優化方法，包括以下步驟：

S1、使用遙感無人機，對田塊按照某一特定重疊率采集遙感圖像，使用拼接技術形成田塊的正射影像圖；

S2、對在步驟S1拼接而成的正射影像圖，劃分成小尺寸的網格，對每個網格，提取其顏色和紋理特征，送入分類器，得到每個網格的病蟲害等級，分有正常、中度、重度三個等級；其中，將網格的顏色和紋理特征送入分類器之前，需事先采集大量樣本標記并訓練好分類器；

S3、設立施藥的等級閾值，對于步驟S2中每個網格，病蟲害等級高于該閾值的作為施藥區域，否則為不施藥區域；

S4、根據正射影像圖的網格劃分，基于順序航帶法生成航線規劃，將形成的網格按照無人機飛行的直線路徑規劃出多條飛行航帶，在每條航帶中能夠根據網格確立的病蟲害等級的不同決定是否施藥，選取該條航帶上的第一個與最后一個需要施藥的網格，標記為A、B兩點位置信息；