基于无人机航拍图像的松枯死木自动识别与定位

发布时间：2020-08-10 06:20

【摘要】：松材线虫病居世界性重大松树病害之首,有危害大、传播快、防治难的特点。如何准确高效地监控受害松树枯死情况,是防控松材线虫病的重点。现有的松枯死木调查常用人工方式进行,即发现疫情后组织人员进入样地以目测统计。这种方法耗时耗力,若发病疫区人力难以到达,则无法进行调查。有鉴于现有调查方式成效低,难以满足病害实时监控需求,本文采用无人机技术进行松枯死木野外调查,同时针对无人机图像人工识别枯死木费时费力的问题,提出了应用图像处理和地理信息等技术自动识别、定位和统计松枯死木的方法。使用垂直起降固定翼无人机在松材线虫病发生区航拍,利用pix4dmapper软件对航拍图像进行预处理,然后导入无人机航拍时自带的经纬度信息,形成带有经纬度信息的航拍geotif图像。根据松枯死木具有特殊的颜色特征,应用不同色彩空间模型确定枯死木在航拍图像中的位置。分别比较了利用RGB、HSV和LAB三种色彩空间模型识别枯死木的效果。首先在RGB空间中通过综合设定R、G、B的阈值范围识别枯死木。在此基础上,将RGB图像转换成HSV图像,利用H即色调通道信息,通过设定H通道阈值识别枯死木;同时也将RGB图像转换成LAB图像,利用A通道即从红色到绿色的范围设定A通道阈值识别枯死木。结果表明:LAB空间模型比其它两种色彩空间模型能更有效鉴别枯死木的颜色特征,对松枯死木的识别效果更好。进一步利用航拍图像中的地理信息,结合LAB色彩空间模型识别出的松枯死木在图像中的位置信息,计算松枯死木中心位置对应的像素坐标,以该点的像素坐标抽象表示松枯死木位置。应用地理信息技术获取这些像素点的位置信息,实现枯死木的自动定位和计数。实地验证表明,应用图像处理技术自动识别松枯死木的准确率超过80%,预测经纬度与实地经纬度相差约10 m。综合利用无人机和图像处理技术可以建立有效的松枯死木识别和定位模型,以省时省力的方式实现自动、高效、准确的松材线虫病调查,具用广泛的应用前景。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S763;TP391.41
【图文】：

航线图,无人机,航线图

到达样地后在海拔１９０邋ｍ处发现平地适合作为无人机起降点，进行无人机的逡逑组装并与电脑进行连接，设置飞行高度相对航高７１７邋ｍ，速度２０ｍ／ｓ，设置无人逡逑机飞行航线如图２－１，调试无人机，在观察无人机外观状况与电脑显示状态并无逡逑异常处于适合飞行状态时开始无人机的航拍。拍摄时间３５邋ｍｉｍ此次的航拍面积逡逑为邋１．７邋ｋｍ２。逡逑９逡逑

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所以得到的是五个通道的图片，每个通道有相同数量相同位置的图片，而这些得逡逑到的图片需要经过图像的处理，我们也同样使用ｐｉＸ４ｄｍａＰｐｅｒ软件进行各个通道逡逑的航拍图像拼接，由此我们得到５个通道的完整图像。图２－２是其中１个通道ｇｒｅｅｎ逡逑通道拼接完成之后的成图。逡逑图２－２绿色通道合成图逡逑从图中可以看出，只有单个通道时显示的是没有彩色的图像，应为通常所说逡逑的彩色图像是由ｒｅｄ、ｇｒｅｅｎ、ｂｌｕｅ三个通道组合而成也就是拥有红绿蓝三基色的逡逑图像才是彩色图像。当我们把红，绿，蓝三个通道的图像使用软件如ｅｒｄａｓ进行逡逑融合之后就能得到彩色的图像。融合的色彩效果若是不佳将对后续对ＲＧＢ的提逡逑取产生影响，对图像的枯死木识别造成极大的阻碍，而且本次的图像都自带经纬逡逑１１逡逑

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正射之后得到一张带有经纬度的ｇｅｏｔｉｆ彩色图像。逡逑两者的成图都需要地理信息的加入，但是成图的效果差距过大，拼接的完成逡逑图如图２－３和图２－４。逡逑图２－３旋翼无人机搭配多光谱摄像头逡逑１２逡逑

【参考文献】