[發明專利]一種農作物表型信息多源遙感監測方法

有效

• 申請號: 202011001086.1
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112147078B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 張建;王博韜;蔣釗;謝田晉;謝靜;楊萬能
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G06T7/11;G06T5/40;G06T7/33;G06T3/40
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提供一種農作物表型信息多源遙感監測方法，包括：通過遙感傳感器采集待監測區域的低空遙感多源數據，所述的多源數據是可見光圖像、多光譜圖像和熱紅外圖像的組合；對所采集的多源數據按照以下方法進行圖像處理；根據處理后得到的圖像信息做數據提取各類圖形譜表型信息并進行統計分析，最終得到農作物表型信息低空遙感監測結果。本發明的監測方法能夠在大田環境下實現高精度的作物長勢相關指標的快速提取。

技術領域

本發明涉及一種農業低空遙感監測的方法，尤其是農作物(性狀)表型信息監測方法。

背景技術

農業遙感系統指利用遙感技術進行農業資源調查、土地利用現狀分析、農業病蟲害監測、農作物估產等農業應用的綜合技術。例如農業病蟲害監測技術主要是通過遙感平臺獲取農作物影像數據來探測和發現農作物病蟲害。無人機作為低空遙感平臺，相對傳統的衛星和航空遙感平臺在部署靈活性、空間(時間)分辨率和數據準確性等多方面具有優勢，成為農業遙感監測技術研究和應用的重要分支。

目前，農業低空遙感監測中，對農作物(性狀)表型信息的監測還存在一些需要解決的問題，主要包括以下幾方面：

一方面，數據采集的多源性與采集平臺的便利性存在矛盾。

現有技術中，通常采用無人機作為農業低空遙感的數據采集平臺，但是在實際應用方面存在一些矛盾，主要體現為無人機平臺在多源低空遙感傳感器的集成性與便攜性兩方面往往無法兼顧。所述的遙感傳感器通常包括多光譜相機和熱紅外相機等，現有的農業遙感監測中，能具備多種傳感器掛載能力的無人機都是中大型無人機，整機重量會超過6kg，不僅很難快速地完成小范圍低空數據實時采集，而且便攜性和安全性差；而輕便的小型無人機遙感平臺雖然可以實現小范圍實時監測，但均不具備掛載多種傳感器的能力。這使得無人機作為遙感平臺應用時具有一定的局限性。特別是在野外大田環境中進行農作物精細化長勢監測時，中大型無人機由于體積龐大，運輸和作業過程復雜，導致機動性較差而無法便捷完成高精度指標的快速提取，而小型無人機平臺在單兵作業情況下只能實現單一指標的提取。

另一方面，數據處理速度和精準度有待提高。

現有的通過低空遙感對農作物(性狀)表型信息進行監測的過程中，針對遙感傳感器采集到的多源影像的處理，包括無人機圖像拼接、圖像預處理(多源圖像配準、高精度(熱)輻射定標等)、作物多維農藝性狀和關鍵長勢特征提取等，缺少如多源圖像配準和高精度(熱)輻射定標，以及農作物圖形譜表型信息自適應提取等專業性較強的處理算法，使得數據信息處理不便、精度不高，從而導致遙感數據信息提取部分效率低、不能實現高通量數據獲取，最終導致農作物(性狀)表型信息的高效精確監測無法實現。

而農業低空遙感監測高頻次高通量作物長勢數據信息獲取的特點，是其對農業生產可能出現的不利情況提出快速有效的預測和防控，以及用于信息化農業研究的重要前提。因此，有必要提出一種新的農業低空遙感監測方法，利用小型無人機遙感平臺實現多源遙感數據采集和高通量數據獲取。

發明內容

鑒于上述需要解決的問題，本發明的目的在于：提供一種對農作物表型信息進行多源遙感監測的方法，能夠在大田環境下實現高精度的作物長勢相關指標的快速提取。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

提供一種農作物表型信息多源遙感監測方法，包括：

1)通過遙感傳感器采集待監測區域的低空遙感多源數據，所述的多源數據是可見光圖像、多光譜圖像和熱紅外圖像的組合；

2)對1)所采集的多源數據按照以下方法進行圖像處理；

①在選擇了空間參考的情況下，對1)得到的可見光圖像、多光譜圖像和熱紅外圖像進行圖像拼接，得到任意田塊的正攝影像(DOM)和數字表面模型(DSM)；具體包括基于所述可見光圖像的DOM和DSM、基于所述多光譜圖像的DOM和DSM，和基于所述熱紅外圖像的DOM和DSM；