一種基于小型無人機的所檢測區域旱情實時檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種旱情監測方法，特別是涉及到一種基于小型無人機的所檢測區域旱情監測方法。
【背景技術】
[0002]干旱通常指淡水總量少，不足以滿足人的生存和經濟發展的氣候現象，一般是長期的現象，干旱從古至今都是人類面臨的主要自然災害。即使在科學技術如此發達的今天，它造成的災難性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，隨著人類的經濟發展和人口膨脹，水資源短缺現象日趨嚴重，這也直接導致了干旱地區的擴大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關注的問題。
[0003]《氣象干旱等級》國家標準中將干旱劃分為五個等級，并評定了不同等級的干旱對農業和生態環境的影響程度:
[0004]1.無旱:正常或濕澇，特點為降水正常或較常年偏多，地表濕潤；
[0005]2.輕旱，特點為降水較常年偏少，地表空氣干燥，土壤出現水分輕度不足，對農作物有輕微影響；
[0006]3.中旱，特點為降水持續較常年偏少，土壤表面干燥，土壤出現水分不足，地表植物葉片白天有萎蔫現象，對農作物和生態環境造成一定影響；
[0007]4.重旱，特點為土壤出現水分持續嚴重不足，土壤出現較厚的干土層，植物萎蔫、葉片干枯，果實脫落，對農作物和生態環境造成較嚴重影響，對工業生產、人畜飲水產生一定影響；
[0008]5.特旱，特點為土壤出現水分長時間嚴重不足，地表植物干枯、死亡，對農作物和生態環境造成嚴重影響，工業生產、人畜飲水產生較大影響。
[0009]目前對于旱情的實時監測許多時候都通過衛星采集到的MODIS數據結合土壤實測數據進行，這種方法對于區域監測具有很大的意義，但是衛星監測所得到的數據最大分辨率為250米，且無法涵蓋所測區域的地表特征情況。
【發明內容】
[0010]為了解決【背景技術】中存在的問題，本發明的目的是提供一種基于小型無人機的所檢測區域旱情實時檢測方法，將小型無人機的航拍技術與圖像拼接技術結合起來，從而實現對所檢測區域旱情的實時監測。
[0011]本發明的技術方案是包括以下步驟:
[0012]I)采用主要由小型無人機及其配套的遙控器與上位機組成的檢測裝置，上位機與小型無人機之間通過無線傳輸模塊連接，小型無人機上裝載有GPS定位模塊、氣壓計、陀螺儀和帶有攝像頭的云臺機構；
[0013]2)對所要檢測區域進行子區域劃分，并設定每個子區域的圖像采集點以及該圖像采集點的坐標位置、高度以及航拍角度；
[0014]3)將各個圖像采集點的坐標位置、高度以及航拍角度信息按照采樣順序發送至小型無人機，小型無人機接收到上述信息后按圖像采集點順序自動巡航進行檢測；
[0015]4)小型無人機通過云臺機構上的攝像頭以俯視角度采集各個子區域的圖像，傳送至上位機后，再前往下一個圖像采集點進行圖像采集工作直至完成全部圖像采集工作，然后控制小型無人機降落到地面；
[0016]5)上位機接收到所有子區域的圖像后，將所有子區域的圖像進行拼接得到所要檢測區域的平面圖像，觀察該平面圖像通過氣象干旱等級標準判斷得到所要檢測區域的干旱情況完成檢測。
[0017]所述步驟5)中所有子區域的圖像拼接成所要檢測區域的平面圖像采用以下方式拼接:先對所有子區域的圖像進行預處理，包括去噪、邊緣提取；再對所有子區域的圖像進行配準，通過sift方法找出待拼接圖像中的特征點，根據特征點確定多幅圖像之間的變換關系，根據圖像特征之間的對應關系建立兩幅圖像的拼接變換模型，然后將一幅圖像轉換到另一幅圖像的坐標系中進行統一坐標變換，最后將帶拼接圖像的重合區域進行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
[0018]所述步驟2)中劃分得到的各個子區域的面積相近或相同。
[0019]所述位于相鄰位置子區域采集得到的圖像之間存在重疊部分，以便于上位機進行圖像拼接。
[0020]所述的步驟2)中劃分子區域時根據高樓大廈、高山等具有高度的建筑作為相鄰子區域的邊界。
[0021]本發明的有益效果是:
[0022]本發明采用無人機的攝像頭進行旱情檢測，可代替衛星進行實時監測。無人機是一種結構簡單的、能夠垂直起降的、多旋翼式無人飛行器，其系統由飛機平臺系統、信息采集系統和地面控制系統組成，可實現高分辨率影像的采集，在彌補衛星遙感經常因云層遮擋獲取不到影像缺點的同時，解決了傳統衛星遙感重訪周期過長，應急不及時等問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的流程示意圖。
[0024]圖2為為本發明的小型無人機各部件的連接方式示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下將參照附圖，對本發明的優選實例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。
[0026]如圖1所示，本發明包括以下步驟:
[0027]I)采用主要由小型無人機及其配套的遙控器與上位機組成的檢測裝置，上位機與小型無人機之間通過無線傳輸模塊連接，小型無人機上裝載有GPS定位模塊、氣壓計、陀螺儀和帶有攝像頭的云臺機構；
[0028]2)對所要檢測區域進行子區域劃分，并設定每個子區域的圖像采集點以及該圖像采集點的坐標位置、高度以及航拍角度；
[0029]3)將各個圖像采集點的坐標位置、高度以及航拍角度信息按照采樣順序發送至小型無人機，小型無人機接收到上述信息后按圖像采集點自動巡航進行檢測；在自動巡航過程中飛手通過觀察小型無人機周邊環境以及小型無人機傳送到上位機的實時數據信息確保小型無人機的飛行安全；
[0030]4)小型無人機通過云臺機構上的攝像頭以俯視角度采集各個子區域的圖像，傳送至上位機后，再前往下一個圖像采集點進行圖像采集工作直至完成全部圖像采集工作，然后飛手控制小型無人機降落到地面；
[0031]5)上位機接收到所有子區域的圖像后，將所有子區域的圖像進行拼接得到一幅平滑無縫的所要檢測區域的平面圖像，觀察該平面圖像通過氣象干旱等級標準判斷得到所要檢測區域的干旱情況完成檢測。
[0032]氣象干旱等級標準是氣象技術領域人員的公知常識，氣象技術領域的技術人員能夠通過觀察完整圖像中植被葉片的顏色以及萎蔫程度判斷出檢測區域的干旱情況。《氣象干旱等級》中，干旱的五個等級所對應的植被葉片的顏色以及萎蔫程度，其中分別如下:
[0033]無旱，正常或濕澇，特點為降水正常或較常年偏多，地表濕潤；
[0034]輕旱，特點為降水較常年偏少，地表空氣干燥，土壤出現水分輕度不足，對農作物有輕微影響；
[0035]中旱，特點為降水持續較常年偏少，土壤表面干燥，土壤出現水分不足，地表植物葉片白天有萎蔫現象，對農作物和生態環境造成一定影響；
[0036]重旱，特點為土壤出現水分持續嚴重不足，土壤出現較厚的干土層，植物萎蔫、葉片干枯，果實脫落，對農作物和生態環境造成較嚴重影響，對工業生產、人畜飲水產生一定影響；
[0037]特旱，特點為土壤出現水分長時間嚴重不足，地表植物干枯、死亡，對農作物和生態環境造成嚴重影響，工業生產、人畜飲水產生較大影響。
[0038]步驟5)中所有子區域的圖像拼接成所要檢測區域的平面圖像采用以下方式拼接:先對所有子區域的圖像進行預處理，包括去噪、邊緣提取；再對所有子區域的圖像進行配準，通過sift方法找出待拼接圖像中的特征點，根據特征點確定多幅圖像之間的變換關系，根據圖像特征之間的對應關系建立兩幅圖像的拼接變換模型，然后將一幅圖像轉換到另一幅圖像的坐標系中進行統一坐標變換，最后將帶拼接圖像的重合區域進行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
[0039]步驟2)中劃分得到的各個子區域的面積相近或相同。
[0040]位于相鄰位置子區域采集得到的圖像之間存在重疊部分，以便于上位機進行圖像拼接。
[0041]本發明可將所檢測區域劃分成若干個子區域的面積主要依據小型無人機所采用的圖像采集攝像頭的