CN109948484A - 基于无人机影像dsm提取植物高度的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于无人机影像DSM提取植物高度的系统及方法，本方法基于无人机摄影影像的DSM（数字表面模型）提取技术，利用植被滤波的数字高程模型提取以及基于计算机深度学习的植被冠型自动识别，能够准确获取植被高度数据，相比激光雷达遥测方式大大降低了测量成本。
Description
技术领域
本发明涉及生态环境保护监测技术领域，具体是基于无人机影像DSM提取植物高度的系统及方法。
背景技术
近些年来,不断涌现的新技术极大地促进了农业、林业和园林信息化的发展,尤其是无人机低空遥感平台的发展，极大的提高了林业和园林调查的信息获取手段，但树高精确测量一直是农林调查中迫切需要解决的问题，传统的测高仪等地面测量手段测量效率低，无法实现大规模化的应用，新型无人机激光雷达遥感手段，虽然可以完成大规模的树高测量，但成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供基于无人机影像提取植物高度的系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于无人机影像DSM快速提取植物高度的系统，包括：无人机、定位装置、通信装置、控制系统和计算处理单元，所述计算处理单元用于将遥感影像的坐标统一为2000国家大地坐标体系坐标体系，并采用PHOTOMOD软件或其它航空摄影测量软件进行空三、平差、正射以及匀光匀色处理，纠正几何变形。
作为本发明进一步的方案：所述定位装置接入北斗卫星定位系统，用于获取无人机的经纬度坐标信息，所述通信装置用于与无人机无线通讯，并接收无人机发送的地面遥感影像。
作为本发明进一步的方案：所述控制系统用于接收通信装置发送的数据集，并将数据集发送至计算处理单元中进行分析计算，且同时对无人机航迹进行控制。
基于无人机影像DSM快速提取植物高度的方法，包括以下步骤：
1、设计规划无人机在作业区航迹与飞行参数，使其沿制定的路线在某一高度飞行，利用挂载的高分辨率数码相机摄取作业区影像，并回传至地面控制中心；
2、利用PHOTOMOD或其它航空摄影测量处理软件对影像进行处理，将影像精度调整至0.5-1.5像素左右，获得高分辨率的地面影像；
3、逐像素DSM制作：利用数字表面模型算法软件生成逐像素的数字表面模型；
4、逐波数字高程模型制作：利用数字表面模型算法软件内置的植被与建筑滤波算法，制作数字高程模型；
5、对步骤3和步骤4分别生成的数字表面模型和数字高程模型 模型进行相减操作,生成待提取区域的树木冠层高度模型；
6、冠层识别：在植被冠层高度模型中冠层高度的辅助下，利用计算机卷积神经网络对植被冠层自动识别并矢量化；
7、树高提取：利用ArcGIS软件自动获得树高参数。
作为本发明进一步的方案：所述飞行参数至少包括飞行高度：距地面30-70m、飞行速度：无风10m/s、拍摄频率：2s/次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于无人机摄影影像的DenseDSM提取技术，利用植被滤波的数字高程模型提取以及基于计算机深度学习的植被冠型自动识别，能够准确获取植被高度数据，相比激光雷达遥测方式大大降低了测量成本。
附图说明
图1为基于无人机影像DSM快速提取植物高度的系统的原理框图。
图2为基于无人机影像DSM快速提取植物高度的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，基于无人机影像DSM提取植物高度的系统，包括：无人机1、定位装置2、通信装置3、控制系统4和计算处理单元5，所述定位装置2接入北斗卫星定位系统，用于获取无人机1的经纬度坐标信息，所述通信装置3用于与无人机1无线通讯，并接收无人机1发送的地面遥感影像；所述控制系统4用于接收通信装置3发送的数据集，并将数据集发送至计算处理单元5中进行分析计算，且同时对无人机1航迹进行控制；所述计算处理单元5用于将遥感影像的坐标统一为2000国家大地坐标体系，并采用PHOTOMOD软件或其它航空摄影测量软件进行空三、平差、正射以及匀光匀色处理，纠正几何变形。
基于无人机影像DSM提取植物高度的方法，包括以下步骤：
1、设计规划无人机在作业区航迹与飞行参数，包括无人机飞行高度（距地面30-70m）、飞行速度（无风10m/s）、拍摄频率（2s/次）等，使其沿制定的路线在某一高度飞行，利用挂载的高分辨率数码相机摄取作业区影像，并回传至地面控制中心；
2、利用PHOTOMOD或其它航空摄影测量处理软件对影像进行处理，将影像精度调整至1pixel左右，获得高分辨率的地面影像；
3、逐像素数字表面模型（DSM）制作：利用PHOTOMOD等DSM算法软件生成逐像素的DSM数字地表模型；
4、逐波数字高程模型（DEM）制作：利用PHOTOMOD等DSM算法软件内置的植被与建筑滤波算法，制作数字高程模型（CHM）；
5、对步骤3和步骤4分别生成的DSM模型和数字高程模型进行相减操作,生成待提取区域的树木冠层高度模型；
6、冠层识别：在植被冠层高度模型中冠层高度的辅助下，利用计算机卷积神经网络对植被冠层自动识别并矢量化；
7、树高提取：利用arcgis空间分析工具箱中的邻域分析和焦点统计，使Max=焦点统计的最大值，自动获得树高参数。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.基于无人机影像DSM提取植物高度的系统，包括：无人机、定位装置、通信装置、控制系统和计算处理单元，其特征在于：所述计算处理单元用于将遥感影像的坐标统一为2000国家大地坐标体系坐标体系，并采用航空摄影测量软件进行空三、平差、正射以及匀光匀色处理，纠正几何变形。
2.根据权利要求1所述的基于无人机影像DSM提取植物高度的系统，其特征在于：所述定位装置接入北斗卫星定位系统，用于获取无人机的经纬度坐标信息，所述通信装置用于与无人机无线通讯，并接收无人机发送的地面遥感影像。
3.根据权利要求1所述的基于无人机影像DSM提取植物高度的系统，其特征在于：所述控制系统用于接收通信装置发送的数据集，并将数据集发送至计算处理单元中进行分析计算，且同时对无人机航迹进行控制。
4.基于无人机影像DSM提取植物高度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、设计规划无人机在作业区航迹与飞行参数，使其沿制定的路线在某一高度飞行，利用挂载的高分辨率数码相机摄取作业区影像，并回传至地面控制中心；
（2）、利用航空摄影测量处理软件对影像进行处理，将影像精度调整至0.5-1.5像素，获得高分辨率的地面影像；
（3）、逐像素数字表面模型制作：利用数字表面模型算法软件生成逐像素的数字表面模型；
（4）、逐波数字高程模型制作：利用数字表面模型算法软件内置的植被与建筑滤波算法，制作数字高程模型；
（5）、对步骤3和步骤4分别生成的数字表面模型和数字高程模型进行相减操作,生成待提取区域的树木冠层高度模型；
（6）、冠层识别：在植被冠层高度模型中冠层高度的辅助下，利用计算机卷积神经网络对植被冠层自动识别并矢量化；
（7）、树高提取：利用ArcGIS软件自动获得树高参数。
5.根据权利要求4所述的基于无人机影像DSM提取植物高度的方法，其特征在于：所述飞行参数至少包括飞行高度：距地面30-70m、飞行速度：无风10m/s、拍摄频率：2s/次。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110598619A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种利用无人机影像进行果树识别和计数的方法和系统 |
| CN111833435A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-27 | 江苏大学 | 无人机近地遥感成熟作物密度高通量测量方法 |
| CN112700346A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-23 | 广州极飞科技有限公司 | 农作物高度的确定方法、装置、存储介质和设备 |
| CN114913717A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-08-16 | 成都天巡微小卫星科技有限责任公司 | 一种基于智能终端的便携式低空飞行防撞系统及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106950573A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种基于无人机激光雷达的玉米涝渍灾害评估方法及系统 |
| CN108168521A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-15 | 福建农林大学 | 一种基于无人机实现景观三维可视化的方法 |
| CN108363983A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-03 | 河南理工大学 | 一种基于无人机影像与重建点云的城市植被分类方法 |
| CN109084690A (zh) * | 2018-10-31 | 2018-12-25 | 杨凌禾讯遥感科技有限公司 | 基于无人机可见光遥感的作物株高计算方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106950573A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种基于无人机激光雷达的玉米涝渍灾害评估方法及系统 |
| CN108168521A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-06-15 | 福建农林大学 | 一种基于无人机实现景观三维可视化的方法 |
| CN108363983A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-03 | 河南理工大学 | 一种基于无人机影像与重建点云的城市植被分类方法 |
| CN109084690A (zh) * | 2018-10-31 | 2018-12-25 | 杨凌禾讯遥感科技有限公司 | 基于无人机可见光遥感的作物株高计算方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110598619A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-20 | 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 | 一种利用无人机影像进行果树识别和计数的方法和系统 |
| CN111833435A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-27 | 江苏大学 | 无人机近地遥感成熟作物密度高通量测量方法 |
| CN112700346A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-23 | 广州极飞科技有限公司 | 农作物高度的确定方法、装置、存储介质和设备 |
| CN114913717A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-08-16 | 成都天巡微小卫星科技有限责任公司 | 一种基于智能终端的便携式低空飞行防撞系统及方法 |
| CN114913717B (zh) * | 2022-07-20 | 2022-09-27 | 成都天巡微小卫星科技有限责任公司 | 一种基于智能终端的便携式低空飞行防撞系统及方法 |
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