位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，包括磁盤存儲器、無線通信接口、無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、攝像設(shè)備、圖像處理設(shè)備和單片機(jī)，無線通信接口用于接收地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送的控制信號，單片機(jī)對控制信號進(jìn)行解析，以獲得旱情采集的目標(biāo)區(qū)域，單片機(jī)連接無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動無人機(jī)飛往目標(biāo)區(qū)域，攝像設(shè)備將采集到的目標(biāo)區(qū)域圖像發(fā)送到圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理，單片機(jī)根據(jù)圖像處理結(jié)果確定旱情模擬圖，磁盤存儲器連接所述單片機(jī)以存儲所述旱情模擬圖。通過本實(shí)用新型，能夠?qū)崟r獲得田間的旱情情況，并在無人機(jī)返航時調(diào)用田間的旱情數(shù)據(jù)，從而便于地面旱情監(jiān)控部門做出有針對性的防旱控制措施。
【專利說明】位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及旱情監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]旱情是指某個時間段的某個地區(qū)干旱的情況，干旱通常指淡水總量少，不足以滿足人的生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的氣候現(xiàn)象，一般是長期的現(xiàn)象，干旱從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。由于農(nóng)作物的生長對淡水存在定量需求，少于定量，則農(nóng)作物無法正常生長，甚至枯萎，從而給農(nóng)業(yè)造成大面積減產(chǎn)，使人們的食品供應(yīng)無法得到正常保證。因此，為了避免旱情的進(jìn)一步發(fā)展，需要獲得第一手的旱情數(shù)據(jù)，了解各地旱情的嚴(yán)重程度，便于抗旱部門采取定量定向補(bǔ)水的策略，有針對性地消除旱情。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中存在一些獲取旱情數(shù)據(jù)的方案，主要是通過衛(wèi)星遙感的方式了解目標(biāo)區(qū)域的旱情分布情況。利用遙感的進(jìn)行干旱監(jiān)測是一個研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。作為同時與歸一化植被指數(shù)和地表溫度相關(guān)的溫度植被干旱指數(shù)即TVDI可用于干旱監(jiān)測，尤其是監(jiān)測特定年內(nèi)某一時期整個區(qū)域的相對干旱程度，并可用于研究干旱程度的空間變化特征。但是，利用衛(wèi)星遙感測量旱情的方式存在弊端，首先，衛(wèi)星遙感的方式?jīng)Q定了不可能實(shí)地獲得第一手的旱情數(shù)據(jù)，獲得的旱情具體分布狀況不夠精確，其次，衛(wèi)星遙感方式造價高，不適合小區(qū)域小部分部門進(jìn)行靈活的旱情監(jiān)控。
[0004]因此，需要一種新的田間旱情采集裝置，能夠根據(jù)監(jiān)控部門的監(jiān)控要求，精確獲取某一具體區(qū)域的旱情狀況，同時滿足造價低、目標(biāo)旱情區(qū)域訪問靈活的需求，及時將面積較小的目標(biāo)區(qū)域的旱情模擬圖和植被指數(shù)展現(xiàn)給監(jiān)控部門。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，借用無人機(jī)的平臺，替換造價偏高的衛(wèi)星遙感平臺，能夠靈活對任何需要監(jiān)控的區(qū)域進(jìn)行精確的旱情數(shù)據(jù)采集，同時使用攝像裝置和近紅外傳感器結(jié)合的監(jiān)控設(shè)備，為監(jiān)控部門提供多方面的田間采集數(shù)據(jù)，該田間旱情采集裝置精度高、性價比高、更具有靈活性，提供的數(shù)據(jù)更具有參考價值。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，所述裝置包括磁盤存儲器、無線通信接口、無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、攝像設(shè)備、圖像處理設(shè)備和單片機(jī)，所述無線通信接口用于接收地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送的控制信號，所述單片機(jī)對所述控制信號進(jìn)行解析，以獲得旱情采集的目標(biāo)區(qū)域，所述單片機(jī)連接所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，所述攝像設(shè)備將采集到的所述目標(biāo)區(qū)域圖像發(fā)送到所述圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理，所述單片機(jī)根據(jù)圖像處理結(jié)果確定旱情模擬圖，所述磁盤存儲器連接所述單片機(jī)以存儲所述旱情模擬圖。
[0007]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述采集裝置還包括用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的輸入，確定對田間圖像的劃分模式、田間上限灰度閾值、田間下限灰度閾值、第一總灰度閾值、第二總灰度閾值和第三總灰度閾值，第二總灰度閾值大于第一總灰度閾值且小于第三總灰度閾值；隨機(jī)存儲器，連接所述用戶輸入設(shè)備，用于存儲所述劃分模式、所述田間上限灰度閾值、所述田間下限灰度閾值、所述第一總灰度閾值、所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值；GPS定位設(shè)備，連接GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時GPS數(shù)據(jù)；氣壓高度傳感器，用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測無人機(jī)所在位置的實(shí)時高度；所述圖像處理設(shè)備將所述目標(biāo)區(qū)域圖像中灰度值在所述田間上限灰度閾值和所述田間下限灰度閾值之間的像素識別并組成田間圖像，根據(jù)所述劃分模式將所述田間圖像劃分為多個田間子圖像，每一個田間子圖像的像素數(shù)相同，累計(jì)每一個田間子圖像的像素灰度值以獲得總灰度值，同時輸出每一個田間子圖像在所述田間圖像中的位置數(shù)據(jù)；近紅外傳感器，連接所述圖像處理設(shè)備，以所述目標(biāo)區(qū)域中所述田間圖像所在的子區(qū)域作為遙測區(qū)域，基于綠色植被對近紅外光的反射能力，檢測所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)；所述磁盤存儲器用于存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)，還用于在存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)之后向所述單片機(jī)返回旱情已存儲命令；磁盤讀寫接口，連接所述磁盤存儲器，用于在無人機(jī)返航時，讀出所述磁盤存儲器中存儲的所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)；所述單片機(jī)連接所述隨機(jī)存儲器、所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感器、所述圖像處理設(shè)備、所述近紅外傳感器、所述無線通信接口、所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、所述攝像設(shè)備和所述磁盤存儲器，對所述控制信號進(jìn)行解析以獲得所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)和目標(biāo)高度，并控制所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，在所述實(shí)時GPS數(shù)據(jù)與所述目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)一致且所述實(shí)時高度與所述目標(biāo)高度一致時，啟動旱情采集模式；其中，在所述旱情采集模式中，所述單片機(jī)啟動所述攝像設(shè)備、所述圖像處理設(shè)備和所述近紅外傳感器，接收所述圖像處理設(shè)備發(fā)送的每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)，基于每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)組成與所述田間圖像對應(yīng)的旱情模擬圖，在所述旱情模擬圖中，根據(jù)每一個田間子圖像的總灰度值以采用不同顏色代表每一個田間子圖像的旱情，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在O和所述第一總灰度閾值之間，采用綠色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第一總灰度閾值和所述第二總灰度閾值之間，采用黃色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值之間，采用橙色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第三總灰度閾值和255之間，采用紅色代表田間子圖像，同時所述單片機(jī)接收所述近紅外傳感器發(fā)送的植被指數(shù)；所述單片機(jī)在接收到所述旱情已存儲命令后，通過所述無線通信接口向所述地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送采集完成命令，以便于所述地面旱情監(jiān)控平臺繼續(xù)向所述無線通信接口發(fā)送控制信號以控制無人機(jī)飛往下一個目標(biāo)區(qū)域繼續(xù)旱情采集。
[0008]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述無線通信接口還用于接收所述地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送的數(shù)據(jù)請求信號，以在所述單片機(jī)的控制下，將所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)通過所述無線通信接口實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給所述地面旱情監(jiān)控平臺。
[0009]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述圖像處理設(shè)備為TMS6000系列的數(shù)字處理器DSP。
[0010]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述單片機(jī)、所述隨機(jī)存儲器、所述GPS定位設(shè)備、所述圖像處理設(shè)備、所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、所述磁盤存儲器、所述用戶輸入設(shè)備和所述磁盤讀寫接口位于無人機(jī)的前端儀表盤內(nèi)。
[0011]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述氣壓高度傳感器、所述近紅外傳感器、所述無線通信接口和所述攝像設(shè)備位于無人機(jī)的機(jī)身上。
[0012]更具體地，所述位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置中，所述近紅外傳感器，是基于綠色植被越綠、對近紅外光的反射能力越強(qiáng)，執(zhí)行對所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)的檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方案示出的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對本實(shí)用新型的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]干旱是指長期無雨或少雨，使土壤水分不足、作物水分平衡遭到破壞而減產(chǎn)的氣象災(zāi)害。干旱從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。即使在科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，他們造成的災(zāi)難性后果仍然比比皆是。追究干旱造成的原因，干旱災(zāi)害的形成原因大致可以歸結(jié)成三個方面。
[0017]首先，是降水方面的因素。一般來說，降水量低于平均值就容易出現(xiàn)干旱。例如在我國不同地區(qū)的降水季節(jié)變化時形成全國季節(jié)性易干旱地區(qū)分布的基礎(chǔ)。長江以南地區(qū)，由于夏季風(fēng)來得早，去的晚，雨季早而且時間長，若7-8月雨量較少，容易產(chǎn)生伏旱。華北東北地區(qū)雨季在6-9月，春旱和春夏連旱特別嚴(yán)重。西南地區(qū)主要依靠西南季風(fēng)帶來的降水，11-次年4月為旱季。干旱常常以其延續(xù)時間長、波及范圍廣、造成饑荒等特點(diǎn)而成為一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害。干旱可分為相互聯(lián)系的土壤干旱和大氣干旱兩個方面。土壤干旱和氣候干旱的主要表現(xiàn)都是降水不足。因此，降水不足是干旱問題的癥結(jié)所在，是干旱的根本原因。
[0018]降水量是直接影響土地是否干旱的關(guān)鍵因素，發(fā)生干旱的幾率和降雨量是成正比的。降水不足的氣候成因有以下四個方面:1、持續(xù)寬廣的下沉氣流；2、局地下沉氣流；3、缺乏氣壓擾動；4、缺乏潮濕氣流。
[0019]其次，是水資源方面的因素。例如，我國南方水多，耕地少，北方水少，耕地多。這種地區(qū)之間水資源的不平衡狀況，是造成我國干旱災(zāi)害的重要因素。
[0020]再次，是社會經(jīng)濟(jì)方面的因素，主要是指近幾十年來工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的提高。主要表現(xiàn)在:1、耕地復(fù)種指數(shù)(一個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)一年內(nèi)作物播種面積與耕地面積的百分比)的增加，灌溉面積的擴(kuò)大，造成農(nóng)田需水量的增加；2、世界人口的增加，導(dǎo)致生活用水量的吃去增大，而工業(yè)的發(fā)展，又造成工業(yè)用水量、需水量的增多。
[0021]當(dāng)前，對旱情分布情況的監(jiān)控主要集中為衛(wèi)星遙感方式。這種方式雖然能夠快速獲得一定分辨率的旱情數(shù)據(jù)，但是由于衛(wèi)星遙感造價高，不能全時段滿足監(jiān)控部門的實(shí)時監(jiān)控要求，同時局地氣象的影響，對衛(wèi)星拍攝的旱情圖片容易造成誤差，導(dǎo)致旱情圖片精度不聞。
[0022]本實(shí)用新型的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，通過無人機(jī)采集數(shù)據(jù)的方式，能夠滿足監(jiān)控部門全時段、自選區(qū)域的實(shí)時性要求，同時，因?yàn)槭菍?shí)地監(jiān)控，旱情數(shù)據(jù)更逼近實(shí)際田間情況，精度較衛(wèi)星遙感方式高，從而能夠獲得第一手的監(jiān)控資料，便于防旱部門設(shè)定更有針對性的抗旱策略，保證了抗旱救災(zāi)的效果，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保駕護(hù)航。
[0023]圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方案示出的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置的結(jié)構(gòu)方框圖，如圖1所示，所述采集裝置包括無線通信接口 1、用戶輸入設(shè)備2、隨機(jī)存儲器3、磁盤讀寫接口 4、磁盤存儲器5、供電設(shè)備6、單片機(jī)7、無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備8、氣壓高度傳感器9、GPS定位設(shè)備10、近紅外傳感器11、圖像處理設(shè)備12和攝像設(shè)備13，具體設(shè)備連接關(guān)系為，單片機(jī)7分別與無線通信接口 1、用戶輸入設(shè)備2、隨機(jī)存儲器3、磁盤讀寫接口 4、磁盤存儲器5、無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備8、氣壓高度傳感器9、GPS定位設(shè)備10、近紅外傳感器11、圖像處理設(shè)備12和攝像設(shè)備13連接，圖像處理設(shè)備12分別與近紅外傳感器11和攝像設(shè)備13連接，磁盤讀寫接口 4與磁盤存儲器5連接，隨機(jī)存儲器3與用戶輸入設(shè)備2連接，無線通信接口 I通過無線通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端的地面旱情監(jiān)控平臺14連接，供電設(shè)備6為田間旱情采集裝置內(nèi)除了供電設(shè)備6以外的設(shè)備提供電源供應(yīng)。
[0024]接著，對本實(shí)用新型的田間旱情采集裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更具體的說明。
[0025]所述采集裝置中，無線通信接口 I用于接收地面旱情監(jiān)控平臺14發(fā)送的控制信號，單片機(jī)7對所述控制信號進(jìn)行解析，以獲得旱情采集的目標(biāo)區(qū)域，單片機(jī)7控制無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備8以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，攝像設(shè)備13將采集到的所述目標(biāo)區(qū)域圖像發(fā)送到圖像處理設(shè)備12進(jìn)行圖像處理，單片機(jī)7根據(jù)圖像處理結(jié)果確定旱情模擬圖，磁盤存儲器5用于存儲所述旱情模擬圖。
[0026]所述采集裝置還包括用戶輸入設(shè)備2，用于根據(jù)用戶的輸入，確定對田間圖像的劃分模式、田間上限灰度閾值、田間下限灰度閾值、第一總灰度閾值、第二總灰度閾值和第三總灰度閾值，第二總灰度閾值大于第一總灰度閾值且小于第三總灰度閾值；隨機(jī)存儲器3，連接所述用戶輸入設(shè)備2，用于存儲所述劃分模式、所述田間上限灰度閾值、所述田間下限灰度閾值、所述第一總灰度閾值、所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值。
[0027]所述采集裝置還包括GPS定位設(shè)備10，連接GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時GPS數(shù)據(jù)；氣壓高度傳感器9，用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測無人機(jī)所在位置的實(shí)時高度。
[0028]所述圖像處理設(shè)備12將所述目標(biāo)區(qū)域圖像中灰度值在所述田間上限灰度閾值和所述田間下限灰度閾值之間的像素識別并組成田間圖像，根據(jù)所述劃分模式將所述田間圖像劃分為多個田間子圖像，每一個田間子圖像的像素數(shù)相同，累計(jì)每一個田間子圖像的像素灰度值以獲得總灰度值，同時輸出每一個田間子圖像在所述田間圖像中的位置數(shù)據(jù)。
[0029]所述采集裝置還包括近紅外傳感器11，連接所述圖像處理設(shè)備12，以所述目標(biāo)區(qū)域中所述田間圖像所在的子區(qū)域作為遙測區(qū)域，基于綠色植被對近紅外光的反射能力，檢測所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)。
[0030]所述磁盤存儲器5用于存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)，還用于在存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)之后向所述單片機(jī)7返回旱情已存儲命令。
[0031]所述采集裝置還包括磁盤讀寫接口 4，連接所述磁盤存儲器5，用于在無人機(jī)返航時，讀出所述磁盤存儲器5中存儲的所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)。
[0032]所述單片機(jī)7對所述控制信號進(jìn)行解析以獲得所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)和目標(biāo)高度，并控制所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備8以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，在所述實(shí)時GPS數(shù)據(jù)與所述目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)一致且所述實(shí)時高度與所述目標(biāo)高度一致時，啟動旱情采集模式。
[0033]在所述旱情采集模式中，所述單片機(jī)7啟動所述攝像設(shè)備13、所述圖像處理設(shè)備12和所述近紅外傳感器11，接收所述圖像處理設(shè)備12發(fā)送的每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)，基于每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)組成與所述田間圖像對應(yīng)的旱情模擬圖，在所述旱情模擬圖中，根據(jù)每一個田間子圖像的總灰度值以采用不同顏色代表每一個田間子圖像的旱情，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在O和所述第一總灰度閾值之間，采用綠色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第一總灰度閾值和所述第二總灰度閾值之間，采用黃色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值之間，采用橙色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第三總灰度閾值和255之間，采用紅色代表田間子圖像，同時所述單片機(jī)7接收所述近紅外傳感器11發(fā)送的植被指數(shù)。
[0034]所述單片機(jī)7在接收到所述旱情已存儲命令后，通過所述無線通信接口 I向所述地面旱情監(jiān)控平臺14發(fā)送采集完成命令，以便于所述地面旱情監(jiān)控平臺14繼續(xù)向所述無線通信接口I發(fā)送控制信號以控制無人機(jī)飛往下一個目標(biāo)區(qū)域繼續(xù)旱情采集。
[0035]其中，所述無線通信接口 I還可以用于接收所述地面旱情監(jiān)控平臺14發(fā)送的數(shù)據(jù)請求信號，以在所述單片機(jī)7的控制下，將所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)通過所述無線通信接口 I實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給所述地面旱情監(jiān)控平臺14 ;所述圖像處理設(shè)備12可選為TMS6000系列的數(shù)字處理器DSP ;所述單片機(jī)7、所述隨機(jī)存儲器3、所述GPS定位設(shè)備10、所述圖像處理設(shè)備12、所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備8、所述磁盤存儲器5、所述用戶輸入設(shè)備2和所述磁盤讀寫接口 4可設(shè)置在無人機(jī)的前端儀表盤內(nèi)，所述氣壓高度傳感器9、所述近紅外傳感器11、所述無線通信接口 I和所述攝像設(shè)備13可設(shè)置在無人機(jī)的機(jī)身上；所述近紅外傳感器11，是基于綠色植被越綠、對近紅外光的反射能力越強(qiáng)，執(zhí)行對所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)的檢測。
[0036]另外，植被指數(shù)，是能反映植物生長狀況的指數(shù)。植物葉面在可見光紅光波段有很強(qiáng)的吸收特性，在近紅外波段有很強(qiáng)的反射特性，這是植被遙感監(jiān)測的物理基礎(chǔ)，他對土壤背景變化敏感，能較好地識別植被和水體。
[0037]植被指數(shù)隨生物量的增加而迅速增大。在植被處于中、低覆蓋度時，該指數(shù)隨覆蓋度的增加而迅速增大，當(dāng)達(dá)到一定覆蓋度后增長緩慢，所以適用于植被早、中期生長階段的動態(tài)監(jiān)測。藍(lán)光、紅光和近紅外通道的組合可大大消除大氣中氣溶膠對植被指數(shù)的干擾，所組成的抗大氣植被指數(shù)可大大提高植被長勢監(jiān)測和作物估產(chǎn)精度。
[0038]灰度值，指黑白圖像中點(diǎn)的顏色深度，范圍一般從O到255，白色為255，黑色為0，故黑白圖片也稱灰度圖像，在醫(yī)學(xué)、圖像識別領(lǐng)域有很廣泛的用途。所謂灰度值是指色彩的濃淡程度。灰度直方圖是指一幅數(shù)字圖像中，對應(yīng)每一個灰度值統(tǒng)計(jì)出具有該灰度值的像素數(shù)。對黑白圖像，RGB值均相等，稱為灰度值，每一個像素有一個灰度值。對于8位的灰度圖像，其灰度值范圍為O?255。
[0039]灰度也可認(rèn)為是亮度，簡單的說就是色彩的深淺程度。實(shí)際上在日常生活中，通過三原色色彩深淺的組合，可以組成各種不同的顏色。產(chǎn)品能夠展現(xiàn)的灰度數(shù)量越多，也就意味著這款產(chǎn)品的色彩表現(xiàn)力更加豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)的色彩層次。例如三原色16級灰度，能顯示的顏色就是16X16X16 = 4096色。
[0040]采用本實(shí)用新型的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，針對現(xiàn)有旱情采集裝置造價高、監(jiān)控不夠靈活、準(zhǔn)確度易受影響的技術(shù)問題，通過將田間旱情采集裝置設(shè)置在無人機(jī)上，借用無人機(jī)的可控制性、低空飛行的特點(diǎn)，能夠出現(xiàn)在任何監(jiān)控部門需要監(jiān)控的區(qū)域，執(zhí)行實(shí)時、準(zhǔn)確、靈活的旱情數(shù)據(jù)采集，為防旱部門提供更為可靠的監(jiān)控數(shù)據(jù)。
[0041]可以理解的是，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于，所述采集裝置包括磁盤存儲器、無線通信接口、無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、攝像設(shè)備、圖像處理設(shè)備和單片機(jī)，所述無線通信接口用于接收地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送的控制信號，所述單片機(jī)對所述控制信號進(jìn)行解析，以獲得旱情采集的目標(biāo)區(qū)域，所述單片機(jī)連接所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，所述攝像設(shè)備將采集到的所述目標(biāo)區(qū)域圖像發(fā)送到所述圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理，所述單片機(jī)根據(jù)圖像處理結(jié)果確定旱情模擬圖，所述磁盤存儲器連接所述單片機(jī)以存儲所述旱情模擬圖。
2.如權(quán)利要求1所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于，所述采集裝置還包括: 用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的輸入，確定對田間圖像的劃分模式、田間上限灰度閾值、田間下限灰度閾值、第一總灰度閾值、第二總灰度閾值和第三總灰度閾值，第二總灰度閾值大于第一總灰度閾值且小于第三總灰度閾值； 隨機(jī)存儲器，連接所述用戶輸入設(shè)備，用于存儲所述劃分模式、所述田間上限灰度閾值、所述田間下限灰度閾值、所述第一總灰度閾值、所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值； GPS定位設(shè)備，連接GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時GPS數(shù)據(jù)； 氣壓高度傳感器，用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測無人機(jī)所在位置的實(shí)時高度； 所述圖像處理設(shè)備將所述目標(biāo)區(qū)域圖像中灰度值在所述田間上限灰度閾值和所述田間下限灰度閾值之間的像素識別并組成田間圖像，根據(jù)所述劃分模式將所述田間圖像劃分為多個田間子圖像，每一個田間子圖像的像素數(shù)相同，累計(jì)每一個田間子圖像的像素灰度值以獲得總灰度值，同時輸出每一個田間子圖像在所述田間圖像中的位置數(shù)據(jù)； 近紅外傳感器，連接所述圖像處理設(shè)備，以所述目標(biāo)區(qū)域中所述田間圖像所在的子區(qū)域作為遙測區(qū)域，基于綠色植被對近紅外光的反射能力，檢測所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)； 所述磁盤存儲器用于存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)，還用于在存儲所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)之后向所述單片機(jī)返回旱情已存儲命令； 磁盤讀寫接口，連接所述磁盤存儲器，用于在無人機(jī)返航時，讀出所述磁盤存儲器中存儲的所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)； 所述單片機(jī)連接所述隨機(jī)存儲器、所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感器、所述圖像處理設(shè)備、所述近紅外傳感器、所述無線通信接口、所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、所述攝像設(shè)備和所述磁盤存儲器，對所述控制信號進(jìn)行解析以獲得所述目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)和目標(biāo)高度，并控制所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述目標(biāo)區(qū)域，在所述實(shí)時GPS數(shù)據(jù)與所述目標(biāo)GPS數(shù)據(jù)一致且所述實(shí)時高度與所述目標(biāo)高度一致時，啟動旱情采集模式；其中，在所述旱情采集模式中，所述單片機(jī)啟動所述攝像設(shè)備、所述圖像處理設(shè)備和所述近紅外傳感器，接收所述圖像處理設(shè)備發(fā)送的每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)，基于每一個田間子圖像的總灰度值和位置數(shù)據(jù)組成與所述田間圖像對應(yīng)的旱情模擬圖，在所述旱情模擬圖中，根據(jù)每一個田間子圖像的總灰度值以采用不同顏色代表每一個田間子圖像的旱情，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在O和所述第一總灰度閾值之間，采用綠色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第一總灰度閾值和所述第二總灰度閾值之間，采用黃色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第二總灰度閾值和所述第三總灰度閾值之間，采用橙色代表田間子圖像，當(dāng)田間子圖像的總灰度值在所述第三總灰度閾值和255之間，采用紅色代表田間子圖像，同時所述單片機(jī)接收所述近紅外傳感器發(fā)送的植被指數(shù)； 其中，所述單片機(jī)在接收到所述旱情已存儲命令后，通過所述無線通信接口向所述地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送采集完成命令，以便于所述地面旱情監(jiān)控平臺繼續(xù)向所述無線通信接口發(fā)送控制信號以控制無人機(jī)飛往下一個目標(biāo)區(qū)域繼續(xù)旱情采集。
3.如權(quán)利要求2所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于: 所述無線通信接口還用于接收所述地面旱情監(jiān)控平臺發(fā)送的數(shù)據(jù)請求信號，以在所述單片機(jī)的控制下，將所述旱情模擬圖和所述植被指數(shù)通過所述無線通信接口實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)給所述地面旱情監(jiān)控平臺。
4.如權(quán)利要求2所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于: 所述圖像處理設(shè)備為TMS6000系列的數(shù)字處理器DSP。
5.如權(quán)利要求2所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于: 所述單片機(jī)、所述隨機(jī)存儲器、所述GPS定位設(shè)備、所述圖像處理設(shè)備、所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、所述磁盤存儲器、所述用戶輸入設(shè)備和所述磁盤讀寫接口位于無人機(jī)的前端儀表盤內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于: 所述氣壓高度傳感器、所述近紅外傳感器、所述無線通信接口和所述攝像設(shè)備位于無人機(jī)的機(jī)身上。
7.如權(quán)利要求2所述的位于無人機(jī)上的田間旱情采集裝置，其特征在于: 所述近紅外傳感器，是基于綠色植被越綠、對近紅外光的反射能力越強(qiáng)，執(zhí)行對所述遙測區(qū)域中的植被指數(shù)的檢測。
【文檔編號】G05B19/042GK204086893SQ201420543951
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:無錫北斗星通信息科技有限公司