基于无人机拍摄图像的环境监测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法和系统，涉及环境监测技术领域。通过结合无人机信息，地理信息和污染物概率分布图进行飞行路径的预规划，配合图像检测算法、目标位置推理算法确定污染物的坐标信息，并基于污染物的坐标信息、无人机实时位置信息、地理信息对无人机飞行路径进行重决策，确定飞行路径，并在完成飞行后更新污染物概率分布图，实现了无人机自主、高效的污染物检测流程。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机拍摄图像的环境监测方法和系统
本专利技术涉及环境监测
，具体涉及一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法和系统。
技术介绍
随着无人机技术的发展，凭借着高空拍摄等优势，无人机在复杂地形或大范围地区进行特定的巡检，如电力巡检、边境巡检等越来越普遍。在环保巡检和环卫领域，检测污染物的方式主要以人工巡检为主，比如景区的环卫工人需要人为或者人工操作机械发现需要清理的污染物，也有利用卫星检测污染物的方式，比如卫星遥感拍摄地面检测海洋污染或其他水体污染。而将无人机用于环保巡检方法的还比较缺乏。目前的环保巡检和环卫巡检依旧以粗放的人力密集型模式为主，普遍存在效率低下、响应缓慢、管理成本高等问题，迫切需要提升智能化和信息化水平。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法和系统，解决了目前的环保以人力为主，巡检效率低的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：第一方面，提供了一种基于无人机拍摄图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法，其特征在于，该方法包括：/nS1、基于获取的无人机信息，地理信息和污染物概率分布图，规划无人机的预规划飞行路径；/nS2、基于图像检测算法、目标位置推理算法以及无人机按预规划飞行路径进行飞行的过程中实时拍摄的地面图像确定污染物的坐标信息；/nS3、基于污染物的坐标信息、无人机实时位置信息、地理信息对无人机飞行路径进行重决策，更新无人机飞行路径；/nS4、基于污染物的坐标信息更新污染物概率分布图。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法，其特征在于，该方法包括：
S1、基于获取的无人机信息，地理信息和污染物概率分布图，规划无人机的预规划飞行路径；
S2、基于图像检测算法、目标位置推理算法以及无人机按预规划飞行路径进行飞行的过程中实时拍摄的地面图像确定污染物的坐标信息；
S3、基于污染物的坐标信息、无人机实时位置信息、地理信息对无人机飞行路径进行重决策，更新无人机飞行路径；
S4、基于污染物的坐标信息更新污染物概率分布图。


2.如权利要求1所述的一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法，其特征在于，所述S1包括：
S101、根据地理信息、巡检需求和污染物概率分布图生成无人机的飞行路径集合；所述无人机的飞行路径集合，由有向图G＝(V，A)表示，其中，V表示节点集，包括所有指定的需要巡检的点以及所有污染物概率分布图上的点，A表示边集，A＝{(i，j):i,j∈V,i≠j}；
S102、构建目标函数和约束条件；
其中，所述目标函数为：



其中：

表示所选飞行路径经过的污染物分布概率最大化，且重复经过概率只相加一次；

为惩罚函数，以便尽可能的减少飞行路径长度，惩罚因子根据需要设置；
所述约束条件为：
无人机从初始点出发并返回初始点，即
无人机飞行距离约束，即
飞行路径的连贯性约束，即
参数取值，
其中，S表示无人机飞行的起点和返航点；
dij表示节点i与节点j之间的距离，i,j∈V；
xij表示无人机是否直接从节点i到节点j，若是xij＝1，否则为0；
wij表示从节点i到节点j的污染物概率之和；
D表示无人机的最大飞行距离；
α表示惩罚因子；
S103、求解目标函数，输出预规划飞行路径。


3.如权利要求1所述的一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法，其特征在于，所述S2包括：
S201、无人机按预规划飞行路径飞至预设的第t个拍摄点时，拍摄当前的地面图像；
S202、基于图像检测算法将污染物作为目标对地面图像进行目标检测；
S203、基于图像检测结果和目标位置推理算法输出污染物的坐标信息。


4.如权利要求1所述的一种基于无人机拍摄图像的环境监测方法，其特征在于，所述S3包括：
S301、判断是否需要调整当前拍摄点；
S302、基于污染物的坐标信息、地理信息、无人机实时位置信息，确定决策点；
S303、基于禁飞区、更新次数上限N，更新决策点。

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【专利技术属性】
技术研发人员：马华伟，郭君，胡笑旋，秦雪敏，张任驰，夏维，靳鹏，罗贺，王国强，唐奕城，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34