一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统。首先使用可见光波段差异植被指数设定阈值提取玉米种植区域土壤点分布，对土壤高程散点窗口最小值滤波后进行空间插值，叠加地块数字表面模型反演得到玉米冠层高度模型CHM。采用OSTU阈值法对玉米冠层高度模型进行倒伏区域提取，使用OSTU阈值法直接对冠层高度模型分类的方法简便易行，快捷、精度较高，从而能够对玉米倒伏区域进行精确的检测。确的检测。确的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统


[0001]本专利技术涉玉米倒伏区域检测
，特别涉及一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统。

技术介绍

[0002]作物倒伏是作物受到外力作用发生茎折弯或根部移位的一种现象，常受到机械力或病虫害产生病变的影响。已有研究从卫星平台、航天平台和地面站点对倒伏作物进行监测。传统的地面人工量测手段费事费力，且效率低下、估算误差大。在卫星平台，已有研究基于HJ-1A/HJ-1B(任红玲等，2015)从可见光近红外波段、基于RASARSAT-2(Yang,H.,et al.，2015；Chauhan,S.,et al.,2020)、Sentinel-1A(Chauhan,S.,et al.,2020)从微波波段监测作物倒伏。卫星遥感在一定程度上弥补传统地面监测的不足，但易受到重返周期、恶劣天气等影响，往往不能快速准确地获取倒伏信息。
[0003]无人机航测具有机动、灵活的优势，能够对农作物采集高清晰图像，获得准确的光谱及其空间信息，能够反演多样植被指数，在农作物类型识别、作物长势和精确灾害评估中得到广泛应用。利用无人机技术进行作物倒伏提取已经取得了一定的成效。但利用无人机影像的光谱、纹理特征进行作物倒伏范围的提取，易受到采集时间、光照条件、阴影等因素的干扰。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术的目的是提供一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统，用以对玉米倒伏区域进行精确的检测。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，包括：
[0007]通过无人机对玉米种植区域进行拍摄；
[0008]对多张无人机拍摄图片进行拼接得到数字正射影像，以及对多张无人机拍摄图片进行三维重建得到数字表面模型；
[0009]根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点；
[0010]根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型；
[0011]基于所述玉米冠层高度模型，采用OSTU算法分割提取玉米的倒伏区域。
[0012]可选地，所述根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点，具体包括：
[0013]基于所述数字正射影像，利用数字化方法提取出玉米种植区域；
[0014]利用可见光波段差异植被指数，提取所述玉米种植区域中的土壤点。
[0015]可选地，所述根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型，具体包括：
[0016]使用25*25窗口最小值滤波土壤点，提取出局域窗口内高程值最低的土壤点，得到土壤高程散点；
[0017]对所述土壤高程散点进行最近邻插值得到无植被覆盖的基准高程模型；
[0018]利用所述数字表面模型与所述基准高程模型作差，得到玉米冠层高度模型。
[0019]可选地，所述可见光波段差异植被指数的计算公式如下：
[0020]VDVI＝(2*ρ
G-ρ
B-ρ
R
)/(2*ρ
G
+ρ
B
+ρ
R
)
[0021]其中ρ
G
，ρ
B
和ρ
R
分别是绿波段的光谱值、蓝波段的光谱值和红波段的光谱值。
[0022]本专利技术还提供了一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测系统，包括：
[0023]拍摄模块，用于通过无人机对玉米种植区域进行拍摄；
[0024]拼接及重建模块，用于对多张无人机拍摄图片进行拼接得到数字正射影像，以及对多张无人机拍摄图片进行三维重建得到数字表面模型；
[0025]土壤点确定模块，用于根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点；
[0026]玉米冠层高度模型确定模块，用于根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型；
[0027]倒伏区域检测模块，用于基于所述玉米冠层高度模型，采用OSTU算法分割提取玉米的倒伏区域。
[0028]可选地，所述土壤点确定模块具体包括：
[0029]玉米种植区域提取单元，用于基于所述数字正射影像，利用数字化方法提取出玉米种植区域；
[0030]土壤点提取单元，用于利用可见光波段差异植被指数，提取所述玉米种植区域中的土壤点。
[0031]可选地，所述玉米冠层高度模型确定模块具体包括：
[0032]土壤高程散点提取单元，用于使用25*25窗口最小值滤波土壤点，提取出局域窗口内高程值最低的土壤点，得到土壤高程散点；
[0033]插值单元，用于对所述土壤高程散点进行最近邻插值得到无植被覆盖的基准高程模型；
[0034]作差单元，用于利用所述数字表面模型与所述基准高程模型作差，得到玉米冠层高度模型。
[0035]可选地，所述可见光波段差异植被指数的计算公式如下：
[0036]VDVI＝(2*ρ
G-ρ
B-ρ
R
)/(2*ρ
G
+ρ
B
+ρ
R
)
[0037]其中ρ
G
，ρ
B
和ρ
R
分别是绿波段的光谱值、蓝波段的光谱值和红波段的光谱值。
[0038]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0039]本专利技术首先使用可见光波段差异植被指数提取玉米地块土壤点分布，对土壤高程散点窗口最小值滤波后进行空间插值，叠加地块数字表面模型反演得到玉米冠层高度模型CHM。采用OSTU阈值法对玉米冠层高度模型进行倒伏区域提取，使用OSTU阈值法直接对冠层高度模型分类的方法简便易行，精度较高，从而能够对玉米倒伏区域进行精确的检测。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
[0041]图1为本专利技术提供的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法的流程图；
[0042]图2为本专利技术提供的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法的原理图；
[0043]图3为本专利技术提供的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测系统结构框图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]本专利技术的目的是提供一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统，用以对玉米倒伏区域进行精确的检测。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，其特征在于，包括：通过无人机对玉米种植区域进行拍摄；对多张无人机拍摄图片进行拼接得到数字正射影像，以及对多张无人机拍摄图片进行三维重建得到数字表面模型；根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点；根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型；基于所述玉米冠层高度模型，采用OSTU算法分割提取玉米的倒伏区域。2.根据权利要求1所述的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，其特征在于，所述根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点，具体包括：基于所述数字正射影像，利用数字化方法提取出玉米种植区域；利用可见光波段差异植被指数，提取所述玉米种植区域中的土壤点。3.根据权利要求1所述的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，其特征在于，所述根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型，具体包括：使用25*25窗口最小值滤波土壤点，提取出局域窗口内高程值最低的土壤点，得到土壤高程散点；对所述土壤高程散点进行最近邻插值得到无植被覆盖的基准高程模型；利用所述数字表面模型与所述基准高程模型作差，得到玉米冠层高度模型。4.根据权利要求2所述的基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，其特征在于，所述可见光波段差异植被指数的计算公式如下：VDVI＝(2*ρ
G-ρ
B-ρ
R
)/(2*ρ
G
+ρ
B
+ρ
R
)其中ρ
G
，ρ
B
和ρ
R
分别是绿波段的光谱值、蓝波段的光谱值和红波段的光谱值。5.一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测系统，其特征在于，包括：拍摄模块，用于通过无...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁治华，丁志平，朱爽，
申请(专利权)人：北京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：