[發明專利]小麥倒伏面積提取系統及方法

在審

• 申請號: 202010845296.2
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN114170500A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 劉哲;張心璐;昝糈莉;李紹明;張曉東;邢子瑤
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/143;G06V10/774;G06V10/764;G06K9/62;G06T3/40;G06T5/00;G06T7/40;G06T7/62;G06T7/90
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發明提出了小麥倒伏面積提取系統和方法，所述提取系統包括：獲取單元，用于通過無人機搭載多光譜傳感器獲取試驗區田間影像數據；預處理單元，所述預處理單元與所述獲取單元相連，用于處理獲取的試驗區田間影像數據得到小麥冠層多光譜影像；計算單元，所述計算單元與所述預處理單元相連，用于計算小麥冠層多光譜影像中目標作物的紋理特征；選取單元，所述選取單元與所述計算單元相連，用于將計算得到的紋理特征分別與多光譜影像進行合并，使用馬氏距離分類法對所述影像進行分類分析，提取小麥倒伏面積。本發明的提取系統和方法能夠準確地提取小麥的倒伏面積，降低人工成本，適于規模化推廣應用。

技術領域

本發明涉及基于無人機影像的對地觀測和作物表型提取領域，具體涉及小麥倒伏面積提取系統及方法。

背景技術

小麥是世界播種面積最大、產量最多的糧食作物，其長勢及產量情況影響著世界糧食安全。倒伏經常發生在小麥生長過程中，是一種常見的農業災害，引起倒伏的原因很多，災害性天氣和小麥品種抗倒性強弱帶來的影響最大。倒伏后小麥容易生疾病導致質量降低，小麥倒伏還增加了機械收獲的難度。所以發生了倒伏之后，不及時獲取倒伏信息會影響相關部門進行產量評估。

人工調查法和遙感影像法是目前獲取小麥倒伏面積比較常用的兩種方法。人工調查法由工作人員實地觀察、測量統計作物倒伏信息，這種方法費時費力，效率低下，只適用于小范圍的內的作物倒伏調查；遙感影像法通過獲取地面的遙感影像，不同地物會呈現出不同的紋理差異，也會有不同的光譜反射率，遙感影像法通過分析這些差異來區別地物。這種方法可以一次獲得大面積的小麥遙感影像，效率比人工法高很多，但基于遙感的調查方法也存在一些問題：獲取影像受天氣影響較大，多云和雨雪天氣會嚴重影響成圖；對固定地點的重返周期比較長，不能確保一次就能完全獲取到研究區的影像。

近年來，無人機遙感憑借其平臺易建性、成本低、操作簡單、時空分辨率高等優勢，彌補了人工和衛星遙感的不足，針對小型無人機遙感影像的數據的處理方法也越來越成熟，可以實現及時獲取大批量影像進行處理，用無人機采集影像適合復雜農田環境，并且獲取高分辨率的影像可以實現作物地塊劃分小區來進行研究，研究尺度更加精細，非常適于作物倒伏調查。無人機已經成為農業定量遙感研究中快速、準確獲取作物信息的主要工具，是當前研究的熱點和趨勢。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決現有技術中存在的技術問題至少之一。為此，本發明提出了小麥倒伏面積提取系統和方法，利用該提取系統和方法能夠準確地提取小麥的倒伏面積，降低人工成本，適于規模化推廣應用。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種小麥倒伏面積提取系統。根據本發明的實施例，所述系統包括：

獲取單元，用于通過無人機搭載多光譜傳感器獲取試驗區田間影像數據；

預處理單元，所述預處理單元與所述獲取單元相連，用于處理獲取的試驗區田間影像數據得到小麥冠層多光譜影像；

計算單元，所述計算單元與所述預處理單元相連，用于計算小麥冠層多光譜影像中目標作物的紋理特征；

選取單元，所述選取單元與所述計算單元相連，用于將計算得到的紋理特征分別與多光譜影像進行合并，使用馬氏距離分類法對所述影像進行分類分析，提取小麥倒伏面積。

根據本發明實施例的小麥倒伏面積提取系統采用無人機獲取小麥影像數據，并對該影像數據進行分析，確定紋理特征，對該紋理特征與影像數據進行分類分析，以便提取小麥倒伏面積。進一步地，發明人在對分類分析結果與人工調查數據進行比對以確定分類模型精度時發現，不同的分類分析方法或影響該精度值。進而，發明人對目前研究報道的多種分類方法進行大量理論分析和實驗驗證，發現采用馬氏距離分類法所得分類模型精度值較高，由此，以保證最終所得小麥倒伏面積的準確性。

根據本發明的實施例，上述小麥倒伏面積提取系統還可以具有下列附加技術特征：