[發(fā)明專利]一種稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比航測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210070630.0
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114550010A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高輝;劉濤;徐強(qiáng);竇志;張洪程;吳飛;蔣榕
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號: G06V20/17
• 分類號: G06V20/17;G06V20/68;G06V10/28;G06V10/44;G06V10/56;G06V10/774;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩

本發(fā)明公開了一種稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比航測方法，包括步驟：利用無人機(jī)獲取稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的正射影像圖；構(gòu)建溝坑識(shí)別樣本集和溝坑類型識(shí)別樣本集；訓(xùn)練溝坑識(shí)別模型和溝坑類型識(shí)別模型；對待測稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行溝坑識(shí)別，并對溝坑類型進(jìn)行識(shí)別；提取溝坑區(qū)域，計(jì)算溝坑占比。本發(fā)明利用圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了溝坑占比測量和溝坑類型統(tǒng)計(jì)，解決了由于稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑形狀復(fù)雜多元且不規(guī)則導(dǎo)致的實(shí)地量測耗時(shí)費(fèi)力以及偏差大、分類計(jì)算難以開展的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無人機(jī)航測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比航測方法。

背景技術(shù)

稻蝦綜合種養(yǎng)是指充分利用稻田水土資源進(jìn)行水稻種植和克氏原螯蝦養(yǎng)殖的低碳綠色生產(chǎn)模式，由于其較高的綜合效益，稻蝦綜合種養(yǎng)總面積近年來得到快速增長。稻蝦綜合種養(yǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)稻作最顯著的特征是需要在稻田中開挖溝坑，用于為克氏原螯蝦提供繁殖、暫養(yǎng)和棲息地。

為盡可能減少稻蝦綜合種養(yǎng)對水稻生產(chǎn)的影響，溝坑占比須要不超過10％。然而，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，一些地區(qū)種養(yǎng)戶盲目擴(kuò)大稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的溝坑占比，致使“種”“養(yǎng)”天平失衡、重心偏移，不僅較大比例占用、破損了耕地資源，也直接威脅到正常的糧食生產(chǎn)。

為保障糧食生產(chǎn)和耕地資源不被破壞，需要對稻蝦綜合種養(yǎng)的溝坑占比進(jìn)行監(jiān)測以規(guī)范生產(chǎn)。然而目前，稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比量測長期靠人工目測和簡易設(shè)備現(xiàn)場進(jìn)行，單日量測效率低，由于稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑形狀繁雜多元、不規(guī)則，存在實(shí)地量測耗時(shí)費(fèi)力、偏差大、分類計(jì)算難以開展的技術(shù)瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比航測方法，以解決傳統(tǒng)實(shí)地量測方法效率低、精度劣、誤差大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)溝坑占比航測方法，包括以下步驟：

步驟1：利用無人機(jī)拍攝稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的全景影像，以獲取全景影像數(shù)據(jù)；

步驟2：對全景影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，生成整個(gè)稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的正射影像圖；

步驟3：將正射影像圖裁剪為若干相同大小的圖像樣本，并將圖像樣本分為含有溝坑和不含有溝坑的兩類，以構(gòu)建溝坑識(shí)別樣本集；對于含有溝坑的圖像樣本，將其按照溝坑類型分成多類，以構(gòu)建溝坑類型識(shí)別樣本集；

步驟4：利用溝坑識(shí)別樣本集訓(xùn)練溝坑識(shí)別模型，并利用溝坑類型識(shí)別樣本集訓(xùn)練溝坑類型識(shí)別模型；

步驟5：對于待測稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)，將其正射影像圖裁剪為和圖像樣本大小相同的若干待測圖像，將待測圖像逐一輸入溝坑識(shí)別模型中以判斷該待測圖像是否含有溝坑，對于含有溝坑的待測圖像，將其輸入溝坑類型識(shí)別模型中進(jìn)一步判斷溝坑類型；

步驟6：對于含有溝坑的待測圖像，分別獲取其溝坑區(qū)域所占的像素?cái)?shù)，并將各溝坑區(qū)域的像素?cái)?shù)總和與待測稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)正射影像圖的像素?cái)?shù)總和間的比值作為待測稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的溝坑占比。

進(jìn)一步地，步驟1中，無人機(jī)的飛行高度為300米，圖像獲取方式為垂直獲取，影像格式為RGB，飛行航線重復(fù)率為70％，航點(diǎn)重復(fù)率為65％，圖像分辨率不小于2000萬像素。

進(jìn)一步地，步驟2中，將獲取的全景影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入Agisoft Photoscan軟件中，進(jìn)行圖像的對齊和拼接以生成整個(gè)稻蝦種養(yǎng)系統(tǒng)的正射影像圖；在Agisoft Photoscan軟件中，將圖像對齊精度設(shè)置為Medium，點(diǎn)云密度設(shè)置為Low，空間三角形數(shù)量設(shè)置為Little，空間位置校準(zhǔn)設(shè)置為RTK。

進(jìn)一步地，步驟4中，對于溝坑識(shí)別樣本集中的每個(gè)圖像樣本，提取其超綠特征、綠紅差值指數(shù)、歸一化綠度指數(shù)構(gòu)成溝坑區(qū)域特征，用來訓(xùn)練隨機(jī)森林二分類模型并將其作為溝坑識(shí)別模型；

超綠特征的計(jì)算公式為：ExG＝2G-R-B，