專利名稱：一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型是地理學(xué)及水土保持監(jiān)測(cè)研究中使用的一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝 置，它被用于野外對(duì)樣方地表覆蓋進(jìn)行拍照，結(jié)合植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)(VC-DAS)實(shí)時(shí)、 動(dòng)態(tài)、批量獲取植被覆蓋度信息，屬于自然地理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]作為表征植被覆蓋狀況的重要指標(biāo)，植被覆蓋度是降雨-徑流、土壤侵蝕及非點(diǎn) 源污染等模擬模型中的一個(gè)基本輸入變量，也是生態(tài)、水保、水利、林業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域需要獲 取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。[0003]植被覆蓋度的估算通常采用簡(jiǎn)單目測(cè)估算法、儀器測(cè)量計(jì)算法和遙感解譯分析法 等。其中應(yīng)用于小尺度植被覆蓋測(cè)量的方法主要有目估法和照相法。前者依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)開 展田間判讀，主觀性較強(qiáng)；后者利用相機(jī)對(duì)樣方垂直成像，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和 相關(guān)算法提取植被覆蓋度信息，較目估法規(guī)范且準(zhǔn)確性有所保障。所以，照相法已成為目前 小尺度范圍植被測(cè)量的首選方法。[0004]目前已有的照相法有多種實(shí)施方案，如“釣魚法”等，所采用的相片獲取媒介基本 都是數(shù)碼照相機(jī)，工作方式為拍攝樣方相片，存貯在相機(jī)存儲(chǔ)卡，然后回室內(nèi)處理照片，用 軟件計(jì)算植被覆蓋度信息。北京師范大學(xué)一直致力于這方面的研究和改進(jìn)，章文波；劉慧 平；劉寶元；路炳軍；高曉飛等發(fā)明了“便攜型植被覆蓋度攝影測(cè)量?jī)x”，并取得了專利(專 利號(hào)200820114817)，章文波和盧炳軍開發(fā)了植被覆蓋度自動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱PC0VER)，申 請(qǐng)了軟件著作權(quán)(登記號(hào)2008SR12421);楊勝天，宋凱宇，何亞瓊、李貌申請(qǐng)了 “釣魚法”平 臺(tái)——三線釣魚法專利(專利號(hào)ZL 200820080171. X)。但是該方法對(duì)照片質(zhì)量有較高要求， 曝光過度會(huì)影響計(jì)算精度，并因相機(jī)和植被高度關(guān)系存在幾何校正問題；加上支架等輔助 設(shè)備，成本高，便攜性不強(qiáng)，并且與植被覆蓋度計(jì)算軟件相互獨(dú)立，植被覆蓋度信息批量采 集能力不足，給野外作業(yè)人員帶來很多不便。[0005]針對(duì)圖片獲取質(zhì)量難以控制和軟硬件分離等狀況，北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科 學(xué)學(xué)院生態(tài)水文研究組在長(zhǎng)年科學(xué)研究和教學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，充分考慮設(shè)備裝置的便攜性 和信息采集的批量快速獲取等需求，自主研發(fā)了植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)及相關(guān)便攜式裝 置，為生態(tài)水文科學(xué)研究及相關(guān)領(lǐng)域野外作業(yè)人員快速、批量獲取植被覆蓋度信息提供技 術(shù)支持。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的是提供適用于野外大批量樣方照片采集的一種植被覆蓋度動(dòng) 態(tài)獲取裝置，它有別于同類其他裝置采用的數(shù)碼相機(jī)方案，本實(shí)用新型采用攝像頭方案，克 服了采用數(shù)碼相機(jī)拍照存在的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)焦距和曝光不便，無法實(shí)時(shí)看到樣方信息，照片質(zhì) 量難以控制的問題，通過對(duì)攝像頭的遙控控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)曝光和焦距的調(diào)節(jié)，并可與筆記本電 腦連接，實(shí)時(shí)看到樣方信息，保證拍攝的照片質(zhì)量，有利于保證植被覆蓋度信息提取的精度。與植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)(VC-DAS)(軟件著作權(quán)登記號(hào)2012SR031945)配合工作， 可實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)時(shí)大批量樣方照片采集和植被覆蓋度信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取，提高了野外工作 效率和裝置的普適性。[0007]本實(shí)用新型采用攝像頭方案，配備動(dòng)力艙，結(jié)合便攜式支架等，以保證野外工作的 可持續(xù)性。[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，它由攝像頭、攝像頭云 臺(tái)、攝像頭固定件、動(dòng)力艙、支架(含支架底座和支架測(cè)量桿)、筆記本電腦、動(dòng)力艙連接線、 攝像頭連接線和動(dòng)力艙固定件組成(圖1)。它們之間的位置連接關(guān)系是攝像頭置于攝像 頭云臺(tái)上并通過攝像頭固定件固定，支架測(cè)量桿的下端與支架底座相連，其上端與動(dòng)力艙 固定件相連，動(dòng)力艙置于動(dòng)力艙固定件上方，它通過動(dòng)力艙連接線與攝像頭相連，筆記本電 腦通過攝像頭連接線與攝像頭連接。[0009]所述攝像頭是定制的攝像頭，其成本較低，它通過室內(nèi)和室外等工作模式及背景 光的遙控調(diào)節(jié)很大程度上克服了因曝光太強(qiáng)造成的葉片因反光綠色失真的技術(shù)難點(diǎn)，提高 了照片質(zhì)量，有利于提高植被覆蓋度信息的提取精度；并且通過攝像頭云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，可控制攝 像頭在水平方向360°和垂直方向240°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭對(duì)樣方的快速捕捉，這既保證了 攝像頭不受支架傾斜角度影響實(shí)現(xiàn)垂直對(duì)地拍攝，又為向上拍攝以獲取郁閉度信息提供了 可能；攝像頭通過攝像頭連接線和筆記本電腦連接，通過程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣方信息的實(shí)時(shí)觀 測(cè)，便于及時(shí)調(diào)節(jié)攝像頭相關(guān)參數(shù)，獲取較高質(zhì)量的樣方照片。[0010]所述攝像頭云臺(tái)是用來固定和控制攝像頭的裝置，其形狀為圓形托盤上安裝柱狀 鏤空部件，將攝像頭固定于鏤空部分，通過內(nèi)置連接線連接攝像頭，可控制攝像頭實(shí)現(xiàn)水平 方向360°和垂直方向240°旋轉(zhuǎn),通電后自動(dòng)激活恢復(fù)通電前動(dòng)作，內(nèi)置多協(xié)議解碼器。 為定制廣品。[0011]所述攝像頭固定件是定做的方形配件，用來將攝像頭云臺(tái)和支架測(cè)量桿連接固 定，中間IOmm旋絲孔將固定件固定在測(cè)量桿上，兩邊的5mm旋絲小孔將攝像頭云臺(tái)固定在 固定件上。[0012]所述動(dòng)力艙是能源供應(yīng)設(shè)備，野外工作時(shí)為攝像頭提供動(dòng)力，也可為筆記本電腦 供電，保證了設(shè)備野外工作的可能性和持續(xù)性(圖1中組件3)。本實(shí)用新型采用黑色方形的 愛國(guó)者動(dòng)力艙移動(dòng)電源。[0013]所述支架，采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量用支架，質(zhì)輕堅(jiān)固，由支架測(cè)量桿和支架底座組成，支 架測(cè)量桿可通過伸縮調(diào)節(jié)攝像頭拍攝高度，支架底座用于固定支架測(cè)量桿。通過固定用配 件將攝像頭和動(dòng)力艙固定在該支架上(圖1中組件5和6)。[0014]所述筆記本電腦用于運(yùn)行植被覆蓋度計(jì)算軟件，并連接攝像頭，完成相關(guān)操作(圖1中組件4)，規(guī)格和型號(hào)不限。[0015]所述動(dòng)力艙連接線用于連接動(dòng)力艙和攝像頭，通過轉(zhuǎn)接頭和攝像頭連接，動(dòng)力艙 LED5燈點(diǎn)亮，表示連接成功。[0016]所述攝像頭連接線用于攝像頭和筆記本電腦之間的連接，為攝像頭云臺(tái)自帶連接 線。[0017]所述動(dòng)力艙固定件是定做配件，它是方形三面封閉一面開放型方盒，將動(dòng)力艙通 過開放缺口放入盒中，以螺絲頂緊形式將動(dòng)力艙固定，另附帶圓形箍，將支架測(cè)量桿穿過，以螺絲頂緊形式將固定件固定在支架上，總體達(dá)到將動(dòng)力艙固定在支架上的功能。[0018]其中，該攝像頭云臺(tái)的外形尺寸是為124. OmmX 120. 5mmX 144. 8mm。[0019]其中，該攝像頭固定件的外形尺寸是60_X60mm。[0020]其中，該動(dòng)力艙移動(dòng)電源的型號(hào)為N2688，外形尺寸是189mmX 114mmX23. 5mm。[0021]其中，該動(dòng)力艙固定件的外形尺寸是200mmX 150mmX30mm。[0022]本實(shí)用新型的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)是應(yīng)用攝像頭方便調(diào)節(jié)曝光和焦距及可與電 腦連接實(shí)時(shí)觀察樣方拍攝質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，編程實(shí)現(xiàn)程序?qū)z像頭拍攝的控制，將照片自動(dòng)導(dǎo) 入程序(VC-DAS )進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，快速計(jì)算植被覆蓋度。[0023]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及功效是構(gòu)思科學(xué)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，并與配套軟件高效銜 接。它創(chuàng)新性的采用攝像頭代替價(jià)位較高且不易操控的數(shù)碼相機(jī)，并通過程序?qū)崿F(xiàn)了與配 套軟件的高效銜接，從而提高了裝置的便攜性、可控制性和普適性，實(shí)現(xiàn)了野外作業(yè)時(shí)樣方 照片的批量采集和植被覆蓋度信息的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)獲取。


[0024]圖1為本實(shí)用新型一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置結(jié)構(gòu)示意圖[0025]圖中符號(hào)說明如下[0026]I攝像頭，2攝像頭云臺(tái)，3動(dòng)力艙，4筆記本電腦，5支架測(cè)量桿，6支架底座，7動(dòng)力 艙連接線，8攝像頭連接線，9攝像頭固定件，10動(dòng)力艙固定件；具體實(shí)施方式
[0027]見圖1，本實(shí)用新型一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，它由攝像頭1、攝像頭云臺(tái)2、 攝像頭固定件9、動(dòng)力艙3、支架(含支架底座6和支架測(cè)量桿5)、筆記本電腦4、動(dòng)力艙連接 線7、攝像頭連接線8和動(dòng)力艙固定件10組成。它們之間的位置連接關(guān)系是攝像頭I置 于攝像頭云臺(tái)2上并通過攝像頭固定件9將攝像頭云臺(tái)2和攝像頭I固定在支架測(cè)量桿5 頂端，支架測(cè)量桿5的下端與支架底座6相連，其中部固定上動(dòng)力艙固定件10，動(dòng)力艙3置 于動(dòng)力艙固定件10里并固定，它通過動(dòng)力艙連接線7與攝像頭云臺(tái)2相連，筆記本電腦4 通過攝像頭連接線8與攝像頭I連接。[0028]所述攝像頭I是定制的攝像頭，其成本較低，它通過室內(nèi)和室外等工作模式及背 景光的遙控調(diào)節(jié)很大程度上克服了因曝光太強(qiáng)造成的葉片因反光綠色失真的技術(shù)難點(diǎn)，提 高了照片質(zhì)量，有利于提高植被覆蓋度信息的提取精度；并且通過攝像頭云臺(tái)旋轉(zhuǎn)，可控制 攝像頭在水平方向360°和垂直方向240°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)攝像頭對(duì)樣方的快速捕捉，這既保證 了攝像頭不受支架傾斜角度影響實(shí)現(xiàn)垂直對(duì)地拍攝，又為向上拍攝以獲取郁閉度信息提供 了可能；攝像頭通過攝像頭連接線和筆記本電腦連接，通過程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣方信息的實(shí)時(shí) 觀測(cè)，便于及時(shí)調(diào)節(jié)攝像頭相關(guān)參數(shù)，獲取較高質(zhì)量的樣方照片。[0029]所述攝像頭云臺(tái)2是用來固定和控制攝像頭的裝置，其形狀為圓形托盤上 安裝柱狀鏤空部件，將攝像頭固定于鏤空部分，通過內(nèi)置連接線連接攝像頭，其規(guī)格 124. OmmX 120. 5mmX 144. 8mm,可控制攝像頭實(shí)現(xiàn)水平方向360°和垂直方向240°旋轉(zhuǎn)， 通電后自動(dòng)激活恢復(fù)通電前動(dòng)作，內(nèi)置多協(xié)議解碼器。為定制產(chǎn)品。[0030]所述攝像頭固定件9是定做的方形配件，用來將攝像頭云臺(tái)和支架測(cè)量桿連接固定，規(guī)格60mmX60mm,中間IOmm旋絲孔將固定件固定在測(cè)量桿上,兩邊的5mm旋絲小孔將攝像頭云臺(tái)固定在固定件上。[0031]所述動(dòng)力艙3是能源供應(yīng)設(shè)備，野外工作時(shí)為攝像頭提供動(dòng)力，也可為筆記本電腦供電，保證了設(shè)備野外工作的可能性和持續(xù)性(圖1中組件3)。本實(shí)用新型采用愛國(guó)者動(dòng)力艙移動(dòng)電源，它是黑色方形，型號(hào)N2688，尺寸規(guī)格189mmX 114mmX 23. 5mm。[0032] 所述支架，采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量用支架，質(zhì)輕堅(jiān)固，由支架測(cè)量桿和支架底座組成，支架測(cè)量桿可通過伸縮調(diào)節(jié)攝像頭拍攝高度，支架底座用于固定支架測(cè)量桿。通過固定用配件將攝像頭和動(dòng)力艙固定在該支架上(圖1中組件5和6)。[0033]所述筆記本電腦4用于運(yùn)行植被覆蓋度計(jì)算軟件，并連接攝像頭1，完成相關(guān)操作 (圖1中組件4)，規(guī)格和型號(hào)不限。[0034]所述動(dòng)力艙連接線7用于連接動(dòng)力艙3和攝像頭1，通過轉(zhuǎn)接頭和攝像頭I連接， 動(dòng)力艙3LED5燈點(diǎn)亮，表示連接成功。[0035]所述攝像頭連接線8用于攝像頭I和筆記本電腦4之間的連接，為攝像頭z 臺(tái)自帶連接線。[0036]所述動(dòng)力艙固定件10是定做配件，它是方形三面封閉一面開放型方盒，規(guī)格 200mmX150mmX30mm，將動(dòng)力艙3通過開放缺口放入盒中，以螺絲頂緊形式將動(dòng)力艙3固定，另附帶圓形箍，將支架測(cè)量桿5穿過，以螺絲頂緊形式將固定件固定在支架上，總體達(dá)到將動(dòng)力艙3固定在支架上的功能。[0037]植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置(VC-DAD)與植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)軟件(VC-DAS)高效銜接，配合工作，可支持野外樣方照片拍攝和植被覆蓋度信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)提取。首先將攝像頭I和動(dòng)力艙3通過固定用配件分別固定在支架測(cè)量桿5頂端和中上部，通過動(dòng)力艙連接線7和攝像頭連接線8連接動(dòng)力艙3、攝像頭I和筆記本電腦4，一人手持支架測(cè)量桿5，控制攝像頭I拍攝角度和高度，在樣方上方準(zhǔn)備拍照；另一人手持筆記本電腦4，打開植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)軟件(VC-DAS)，通過攝像頭I控制工具實(shí)時(shí)觀察樣方，通過遙控器調(diào)節(jié)攝像頭I曝光度和焦距等參數(shù)，拍攝高質(zhì)量照片，軟件將同步導(dǎo)入所拍攝照片并顯示在成像窗口，點(diǎn)擊計(jì)算按鈕，計(jì)算所拍攝照片的植被覆蓋度信息，結(jié)果顯示在元數(shù)據(jù)窗口并以二值圖顯示在計(jì)算窗口，完成了樣方拍照和植被覆蓋度信息計(jì)算過程(更詳細(xì)的軟件操作流程見植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取系統(tǒng)軟件(VC-DAS )說明)。
權(quán)利要求1.一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，其特征在于它由攝像頭、攝像頭云臺(tái)、攝像頭固定件、動(dòng)力艙、支架、筆記本電腦、動(dòng)力艙連接線、攝像頭連接線和動(dòng)力艙固定件組成；攝像頭置于攝像頭云臺(tái)上并通過攝像頭固定件固定，支架測(cè)量桿的下端與支架底座相連，其上端與動(dòng)力艙固定件相連，動(dòng)力艙置于動(dòng)力艙固定件上方，它通過動(dòng)力艙連接線與攝像頭相連，筆記本電腦通過攝像頭連接線與攝像頭連接； 所述攝像頭通過攝像頭連接線和筆記本電腦連接； 所述攝像頭云臺(tái)其形狀為圓形托盤上安裝柱狀鏤空部件，通過內(nèi)置連接線連接攝像頭，內(nèi)置多協(xié)議解碼器； 所述攝像頭固定件是連接固定攝像頭云臺(tái)和支架測(cè)量桿的方形配件； 所述動(dòng)力艙是能源供應(yīng)設(shè)備； 所述支架，由支架測(cè)量桿和支架底座組成，通過固定用配件將攝像頭和動(dòng)力艙連接并固定在該支架上； 所述筆記本電腦，連接攝像頭，完成相關(guān)操作； 所述動(dòng)力艙連接線，連接動(dòng)力艙和攝像頭； 所述攝像頭連接線，連接攝像頭和筆記本電腦； 所述動(dòng)力艙固定件是三面封閉一面開放型方盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，其特征在于該攝像頭云臺(tái)的外形尺寸為 124. OmmX 120. 5mm X 144. 8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，其特征在于該攝像頭固定件的外形尺寸為60mmX60mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，其特征在于該動(dòng)力艙移動(dòng)電源的型號(hào)為N2688，尺寸為規(guī)格189_X114_X23. 5_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，其特征在于該動(dòng)力艙固定件的外形尺寸是200mmX 150mmX 30mm。
專利摘要一種植被覆蓋度動(dòng)態(tài)獲取裝置，它由攝像頭、攝像頭云臺(tái)、攝像頭固定件、動(dòng)力艙、支架(含支架底座和支架測(cè)量桿)、筆記本電腦、動(dòng)力艙連接線、攝像頭連接線和動(dòng)力艙固定件組成；攝像頭置于攝像頭云臺(tái)上并通過攝像頭固定件固定，支架測(cè)量桿的下端與支架底座相連，其上端與動(dòng)力艙固定件相連，動(dòng)力艙置于動(dòng)力艙固定件上方，它通過動(dòng)力艙連接線與攝像頭相連，筆記本電腦通過攝像頭連接線與攝像頭連接；本實(shí)用新型構(gòu)思科學(xué)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，并與配套軟件高效銜接。它采用攝像頭代替不易操控的數(shù)碼相機(jī)，并通過程序?qū)崿F(xiàn)與配套軟件的高效銜接，從而提高了裝置的便攜性和普適性，實(shí)現(xiàn)了野外作業(yè)時(shí)樣方照片的批量采集和植被覆蓋度信息的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)獲取。
文檔編號(hào)G01C11/00GK202869481SQ20122055626
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者楊勝天, 宋文龍, 王志偉 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)