CN104320607A - 基于无人机的监控农田作物生长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的监控农田作物生长的方法，所述的监控农田作物生长的方法主要是通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备的定点拍摄以完成监控农作物的生长的工作；本发明通过将无人机遥感系统和现代农业的检测技术结合在一起，针对现代农业的大规模集成化农田，无需农民进行下田观察农作物生长状况，节省了大量的用工成本和时间，同时经过计算机记录的图片数据，方便随时查看和前后对比，更精准的分析出农田内作物的实际生长状况，方便对农田进行统一规划和管理。
Description
技术领域
本发明涉及自动化农业的生产和检测领域，尤其涉及一种一种基于无人机的监控农田作物生长的方法。
背景技术
现代机器体系的形成和农业机器的的广泛应用，使农业由手工畜力农具生产转变为机器生产，如技术经济性能优良的拖拉机、耕耘机、联合收割机、农用汽车、农用飞机以及林、牧、渔业中的各种机器，成为农业的主要生产工具，使投入农业的能源显著增加，电子、原子能、激光、遥感技术以及人造卫星等也开始运用于农业。
无人机遥感系统多使用小型数字相机（或扫描仪）作为机载遥感设备，与传统的航片相比，存在像幅较小、影像数量多等问题，针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄（或扫描）时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正，同时还有影像自动识别和快速拼接软件，实现影像质量、飞行质量的快速检查和数据的快速处理，以满足整套系统实时、快速的技术要求。
传统农业的生产中，农田内作物的生长状况需要农民下到农田里进行实时观察，已获得农作物实际的生长状态，但是针对农民在进行观察时，仅能观察农田周侧的农作物的生长状况，对于农田中部的作物的生长状况无法观察，主要是由于农作物填满整个农田，农民无法顺利进入农田中进行观察，同时随着大规模集成化现代农业的推广，承包式大规模农田推广，采用传统的农民下田观察的发放需要浪费大量的人力物力，操作繁琐，不方便记录和统一管理。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种适用于大规模集成化农田、方便统一管理和控制的挤压无人机的监控农田作为生长的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于无人机的监控农田作物生长的方法，所述的监控农田作物生长的方法主要是通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备的定点拍摄，通过计算机软件将收集是数据进行分析以完成监控农作物的生长的工作，包括以下几个步骤：
1）通过人工检测农田的实际面积，经过过计算机规划、制定无人机的定向巡航的预飞行路线；
2）根据计算机制定的预飞行路线，连通无人机进行试飞，试飞过程中，无人机搭载成像设备，全程拍摄无人机的飞行区域内的农田情况；
3）根据试飞过程中摄制的录像，将无人机航拍获取的多张影像或图片导入三维仿真软件中，进行人工比对和软件筛选，确定在实际飞行过程中的无人机悬停拍摄点和拍摄时间；
4）根据预飞行过程中拍摄的录像和确定的无人机悬停拍摄点，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；
5）无人机沿实际飞行路线飞行，到达制定的拍摄点后，无人机悬停飞行，通过机载成像设备进行定点拍摄。
6）将步骤5）获得的图像数据录入信息处理计算机，进行建模和统一分析后得到农作物的生长状况。
本发明在实际飞行过程中，无人机携带的定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理计算机，数据处理计算机将该信息与设定的点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±1m范围内，则无人机悬停对该点对周围环境进行360°拍照。
本发明所述的定位设备选用GPS定位系统。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置；选用该技术的目的是方便无人机和农田的精准定位，方便计算机建模和统一规划，测位精准，方便统一规范化管理。
本发明所述步骤（3）中无人机悬停拍摄点的选取，根据监测范围内不同栽种不同作物的农田来确定，每块农田内设有一个悬停拍摄点；
本发明所述单块农田的悬停拍摄点根据农田的形状来确定，类矩形的农田的悬停拍摄点设置在农田内两条最长对角线的交点上，类圆形的农田的悬停拍摄设置在农田圆心上。
本发明所述无人机在悬停点对周围环境进行360°拍照，单个点拍摄4张照片，拍摄角度以指南针的指向的“正东”、 “正南”、 “正西”、 “正北”四个方向；是个方向上由于承受不同时段的光照，其作物是生长的温度和湿度因素也不同，通过四张照片可以方便观察整个农田内作物的生长状况，观察和分析全面。
本发明所述的无人机机载成像设备设置在机身外部，照相设备的像素≥1800万，且其具有光学防抖装置。
本发明所述的无人机机载成像设备活动安装在无人机底部，所述无人机机载成像设备的竖直旋转角度为－90°～20°；根据农作物的实际生产状态，调节成像设备在无人机上的角度，方便寻找最佳的拍摄角度，提高整体的作物的观察效果。
本发明的优点在于：本发明通过将无人机遥感系统和现代农业的检测技术结合在一起，针对现代农业的大规模集成化农田，无需农民进行下田观察农作物生长状况，节省了大量的用工成本和时间，同时经过计算机记录的图片数据，方便随时查看和前后对比，更精准的分析出农田内作物的实际生长状况，方便对农田进行统一规划和管理。
附图说明
图1为本发明无人机飞行预设图。
其中，○为实际规划的悬停拍摄点； 标示为无人机规划的飞行路线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例1：如图1所示的一种基于无人机的监控农田作物生长的方法：
1）通过人工检测农田的实际面积，经过过计算机规划、制定无人机的定向巡航的预飞行路线；
2）根据计算机制定的预飞行路线，连通无人机进行试飞，试飞过程中，无人机搭载成像设备，全程拍摄无人机的飞行区域内的农田情况；
3）根据试飞过程中摄制的录像，将无人机航拍获取的多张影像或图片导入三维仿真软件中，进行人工比对和软件筛选，确定在实际飞行过程中的无人机悬停拍摄点和拍摄时间；
4）根据预飞行过程中拍摄的录像和确定的无人机悬停拍摄点，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；
本发明中无人机悬停拍摄点的选取，根据监测范围内不同栽种不同作物的农田来确定，每块农田内设有一个悬停拍摄点（图一中○所示）；述单块农田的悬停拍摄点根据农田的形状来确定，类矩形的农田的悬停拍摄点设置在农田内两条最长对角线的交点上（参造图1所示）。
5）无人机沿实际飞行路线飞行，到达制定的拍摄点后，无人机携带的定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理计算机，数据处理计算机将该信息与设定的点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±1m范围内，则无人机悬停对该点对周围环境进行360°拍照，通过机载成像设备进行定点拍摄。
本发明所述无人机在悬停点对周围环境进行360°拍照，单个点拍摄4张照片，拍摄角度以指南针的指向的“正东”、 “正南”、 “正西”、 “正北”四个方向；是个方向上由于承受不同时段的光照，其作物是生长的温度和湿度因素也不同，通过四张照片可以方便观察整个农田内作物的生长状况，观察和分析全面。
6）将步骤5）获得的图像数据录入信息处理计算机，进行建模和统一分析后得到农作物的生长状况。
实施例2：如图1所示，在实际记录过程中，单次飞行的所记录的图片绘制成表格，（示例表格如下）
通过上述表格可以清楚的分析得出大规模集成化农田中各个农田内植物的生长状态，方便随时查看和前后对比，更精准的分析出农田内作物的实际生长状况，方便对农田进行统一规划和管理，给次年或者下一批次农作物的生长提供理论依据；大大提高了现代农业的生产效率。
需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所作出的等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述的监控农田作物生长的方法主要是通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备的定点拍摄，通过计算机软件将收集是数据进行分析以完成监控农作物的生长的工作，包括以下几个步骤：
1）通过人工检测农田的实际面积，经过过计算机规划、制定无人机的定向巡航的预飞行路线；
2）根据计算机制定的预飞行路线，连通无人机进行试飞，试飞过程中，无人机搭载成像设备，全程拍摄无人机的飞行区域内的农田情况；
3）根据试飞过程中摄制的录像，将无人机航拍获取的多张影像或图片导入三维仿真软件中，进行人工比对和软件筛选，确定在实际飞行过程中的无人机悬停拍摄点和拍摄时间；
4）根据预飞行过程中拍摄的录像和确定的无人机悬停拍摄点，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；
5）无人机沿实际飞行路线飞行，到达制定的拍摄点后，无人机悬停飞行，通过机载成像设备进行定点拍摄；
6）将步骤5）获得的图像数据录入信息处理计算机，进行建模和统一分析后得到农作物的生长状况。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述的实际飞行过程中，无人机携带的定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理计算机，数据处理计算机将该信息与设定的点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±1m范围内，则无人机悬停对该点对周围环境进行360°拍照。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述的定位设备选用GPS定位系统。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述步骤（3）中无人机悬停拍摄点的选取，根据监测范围内不同栽种不同作物的农田来确定，每块农田内设有一个悬停拍摄点。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述单块农田的悬停拍摄点根据农田的形状来确定，类矩形的农田的悬停拍摄点设置在农田内两条最长对角线的交点上，类圆形的农田的悬停拍摄设置在农田圆心上。
6.根据权利要求2所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述无人机在悬停点对周围环境进行360°拍照，单个点拍摄4张照片，拍摄角度以指南针的指向的“正东”、 “正南”、 “正西”、 “正北”四个方向。
7.根据权利要求1所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述的无人机机载成像设备设置在机身外部，照相设备的像素≥1800万，且其具有光学防抖装置。
8.根据权利要求7所述的基于无人机的监控农田作物生长的方法，其特征在于，所述的无人机机载成像设备活动安装在无人机底部，所述无人机机载成像设备的竖直旋转角度为－90°～10°。
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