[發(fā)明專利]一種無人機影像中機播小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210148944.8
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114494888B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/46
• 代理公司: 威海惠和惠知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 37387
• 代理人: 劉玉涵

本發(fā)明公開了一種無人機影像中機播小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法，包括以下步驟：1)植被?土壤二值圖生成；2)種植行自動分組；3)種植行方向及位置檢測；4)斷壟區(qū)域自動檢測。本發(fā)明根據(jù)機播小麥的特點，提出了一種基于無人機影像的小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法。與已有方法相比，由于采用了精準識別行方向且多行聯(lián)動位置診斷的策略，在小麥行位置診斷方面精度更高。另外，采用了垂直于行方向的判定準則，比已有依賴面積判定斷壟區(qū)域的精度更高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種自動監(jiān)測方法，尤其涉及一種無人機影像中機播小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法。

背景技術

小麥是我國重要的糧食作物之一，實現(xiàn)其高效管理具有重要意義。為了增加光暴露、提供換氣通道，方便進行除草與施肥作業(yè)，小麥往往成行種植。受作業(yè)環(huán)境及播種機自身性能的影響，田間會出現(xiàn)漏播，造成小麥壟斷。另外，種子順利播入土壤后，還會受天氣條件、病蟲害以及土壤墑情等的影響造成出苗不勻，進而出現(xiàn)小麥斷壟。在小麥生長早期，診斷斷壟的空間分布，并針對斷壟區(qū)及時采取補播、灌溉等田間補救措施，對減少產(chǎn)量損失，具有重要意義。

傳統(tǒng)小麥壟斷的識別主要依賴于人工巡田，采用目視識別的方法進行。這種方法耗時、耗力，增加了管理的成本與風險。無人機具有機動、靈活的特點，其攜帶傳感器進行田間信息獲取，可獲取高時間、高空間分辨率影像。近年來，農(nóng)業(yè)無人機遙感技術已逐漸成為大家研究的熱點。基于無人機影像識別斷壟，為作物斷壟診斷提供了新途徑，但目前鮮有基于無人機影像的小麥斷壟診斷研究。僅有的相關研究，其將基于無人機RGB(red,green,blue)影像的小麥斷壟診斷流程大體分為以下幾步：1)以5×5的窗口按先行后列的順序逐像元掃描整個影像，計算每次掃描獲得窗口內(nèi)植被的覆蓋度，并將其賦值給中心像元；2)統(tǒng)計覆蓋度影像每列像素的累加值，累加值的大小將隨著列號從左到右高、低起伏變化，以每次高值出現(xiàn)的列定義為小麥行位置；3)沿上述確定的小麥行位置統(tǒng)計覆蓋度為0的區(qū)域，當連續(xù)為0的區(qū)域大于0.02m²則標記為斷壟區(qū)域。

上述已有的基于無人機影像的小麥斷壟診斷方法，存在著以下缺陷：1)已有方法認為小麥行方向在影像中垂直于影像行方向，并沒有關于小麥在影像中行方向的判斷過程，而實際影像中小麥行方向可能是任意的，而行方向的判斷精度直接影像已有方法中所采用的綠色像元累積策略判定行位置的準確性；2)行位置的確定采用單一列方向覆蓋度累積值的大小，容易受行間雜草或種子間相互錯位等噪聲干擾；3)確定斷壟區(qū)域時，僅使用了0.02m²作為閾值，并沒有給出閾值選擇標準，同時也未對區(qū)域形狀做限制，不同形狀的0.02m²區(qū)域，其實際在小麥行方向上所占大小是不同的，從而對壟斷判定帶來誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種無人機影像中機播小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法。

為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種無人機影像中機播小麥苗期斷壟自動監(jiān)測方法，包括以下步驟：

1)植被-土壤二值圖生成；

2)種植行自動分組；

3)種植行方向及位置檢測；

4)斷壟區(qū)域自動檢測。

進一步地，步驟1)中，基于無人機影像的紅、綠、藍三波段生成超綠超紅差值指數(shù)影像，采用面向?qū)ο蟮腗eanshift分割方法將超綠超紅差值指數(shù)影像分割成不同的對象；基于Otus分類方法實現(xiàn)對影像分割結果的自動分類，并生成植被-土壤二值圖。

進一步地，超綠超紅差值指數(shù)計算公式如公式(1)-(6)所示：

ExG＝2×G-R-B 公式(1)

ExR＝1.4×R-G 公式(2)

ExGR＝ExG-ExR 公式(3)