[發(fā)明專利]一種基于無人機(jī)航拍調(diào)查草甸草原鼢鼠鼠丘數(shù)目的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010923455.6
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112033378A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張英俊;徐恒康;郭童天;劉楠;張浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C15/06;B64D47/08;G06T7/00;G06T7/13
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的一種基于無人機(jī)航拍調(diào)查草甸草原鼢鼠鼠丘數(shù)目的方法。該技術(shù)方法包括在調(diào)查開始時，在樣地中放置一個長2m的標(biāo)尺，并在每間隔1m處用醒目的紅色物體進(jìn)行標(biāo)記；或在各邊、角也放置醒目的紅色物體進(jìn)行標(biāo)記，以指示無人機(jī)航拍圖形的范圍；無人機(jī)飛行高度確定和圖像采集；設(shè)置相關(guān)圖形分析參數(shù)進(jìn)行圖像預(yù)處理和計算鼠丘數(shù)目。本發(fā)明方法便于操作，適用性廣，有利于基層人員掌握，計數(shù)的精確度高，有效降低鼠害調(diào)查過程中的體力勞動。尤其適合在天然草甸草原進(jìn)行鼠害監(jiān)測與防治工作，能夠在短時間內(nèi)對較大面積草地進(jìn)行圖像采集并測定鼠丘數(shù)目，改變了傳統(tǒng)人工調(diào)查草原鼠丘數(shù)目的方法，節(jié)省大量的人力物力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無人機(jī)航拍調(diào)查草甸草原鼢鼠鼠丘數(shù)目的方法。

背景技術(shù)

東北鼢鼠鼠害主要分布于呼倫貝爾草原與大興安嶺山地林緣交界處的林間草地和草甸草原地帶鼠害區(qū)域，草場因鼢鼠種群龐大，盜挖土壤猖獗，土丘泛濫牧，草損失慘重景觀令人震撼。東北鼢鼠堆出的土丘，導(dǎo)致地表不平坦地表狀況遭到了嚴(yán)重破壞，形成的土丘不僅給打草帶來不便，特別是產(chǎn)草量因此而下降。此外，鼢鼠打洞堆出的土丘還埋沒牧草，使原有牧草因此死亡，但一些根蘗性草類，如狼毒大戟，卻能頂破土丘而生長，結(jié)果劣質(zhì)牧草和有毒牧草在草群中數(shù)量相對增多，牧草品質(zhì)下降。鼠類在草原上頻繁活動，使草原裸露面積增大，加速了土壤水分的蒸發(fā)，降低土壤含水量的同時將土壤中有機(jī)物翻出，致使土壤肥力降低，嚴(yán)重影響草原可持續(xù)生產(chǎn)力。但是鼢鼠也是是草原生物多樣性的重要組成部分，在草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)，信息傳遞，能量流動等過程都起到重要的作用。鑒于鼢鼠在草地生態(tài)系統(tǒng)中獨(dú)特的功能和地位，開展這種鼠的危害評價是防控和研究鼢鼠的前提和必要條件。滅鼢鼠，基本上都是人工滅鼠，鼢鼠危害等級、危害面積必須作好滅前調(diào)查。目前，一般選用鼢鼠推出的鼠丘數(shù)量來評價其對草地的危害程度。洞口或鼠丘數(shù)量的計數(shù)方法均采取人工計數(shù)，即在選定的樣地(一般為0.25hm²)，多人合作目視并計數(shù)洞口或鼠丘數(shù)量的多少，受人力限制，調(diào)查樣地范圍較小，不利于鼠害的預(yù)警與檢測，而且現(xiàn)有的調(diào)查需要大量財力、人力投入，效率低下準(zhǔn)確率不高。目前也有一些基于無人機(jī)的監(jiān)測技術(shù)，但是其過程繁瑣，專業(yè)性強(qiáng)，不利于基層人員掌握，因此需要一個簡單易行且效率高，準(zhǔn)確率高的技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

為此，本發(fā)明旨在提供一種基于無人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的草甸草原鼢鼠危害監(jiān)測方法，通過以大疆無人機(jī)航拍，在地面設(shè)置適當(dāng)?shù)谋壤撸ㄟ^適當(dāng)?shù)暮脚母叨龋@取航拍原始圖像，再對利用圖像處理軟件把航拍圖片進(jìn)行圖像處理，通過調(diào)整圖像參數(shù)，實(shí)現(xiàn)航拍照片機(jī)器計數(shù)鼠丘數(shù)量，重點(diǎn)解決草甸草原鼢鼠鼠害人工監(jiān)測時檢測面積局限，費(fèi)時費(fèi)力、誤差大、成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種基于無人機(jī)航拍調(diào)查草甸草原鼢鼠鼠丘數(shù)目的方法，其特征在于，利用小型無人機(jī)航拍和圖像處理技術(shù)對鼢鼠鼠丘數(shù)目進(jìn)行調(diào)查；該方法包括地面比例尺的設(shè)置，無人機(jī)飛行高度確定和圖像采集，設(shè)置相關(guān)圖形分析參數(shù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，計算鼠丘數(shù)目四個基本步驟如下：

步驟1，地面比例尺的設(shè)置，在調(diào)查開始時，在樣地中部放置一條以上長2m或2m以上的標(biāo)尺，并在每間隔1m處用醒目的紅色物體作標(biāo)記；同樣在樣地的各邊、角也放置醒目的紅色物體進(jìn)行標(biāo)記，以指示無人機(jī)航拍圖形的范圍；在樣地上空，無人機(jī)在一定的飛行高度h進(jìn)行圖像采集；

步驟2，無人機(jī)飛行高度確定和圖像采集是通過無人機(jī)航拍圖形的范圍、分辨率以及分析后結(jié)果的準(zhǔn)確性指標(biāo)來確定最佳的飛行高度h，同時進(jìn)行圖像拍攝；

步驟3，設(shè)置相關(guān)圖形分析參數(shù)進(jìn)行圖像預(yù)處理，該圖像預(yù)處理是首先設(shè)置相關(guān)圖形分析參數(shù)，使用由National Institutes of Health開發(fā)的開源圖形分析軟件ImageJ進(jìn)行對無人機(jī)所采集的圖像預(yù)處理，標(biāo)記鼠丘的輪廓；

步驟4，根據(jù)步驟3標(biāo)記鼠丘的輪廓，計算鼠丘數(shù)目，使用圖形分析軟件ImageJ中Analyze Particles的圖像預(yù)處理功能標(biāo)記鼠丘圖像，并自動進(jìn)行計數(shù)。