基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，按照以下步骤进行：确定检测目标区域，采用高空云台摄像机，获取检测目标区域内周围环境，并生成PTZ扫描信息；根据所述PTZ扫描信息，对摄像机的拍照位置进行定位，生成待识别图像；高空云台将抓图队列Q1中的待识别图像进行CNN模型识别，提取可疑图像；高空云台根据可疑图像，控制摄像机对对应位置进行重拍和重新识别，并锁定枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置；根据枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置，确定对应的摄像机的经纬度信息，计算出枯死树木的地理位置经纬度。有益效果：实现对松材线虫病枯死树的高空拍摄，图像识别，精准定位，为巡护指引了方向。

【技术实现步骤摘要】
基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法
本专利技术涉及森林保护
，具体的说是一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法
技术介绍
松材线虫病，又称松树萎蔫病，是由松材线虫(Bursaphelenchusxylophilus)引起的具有毁灭性的森林病害，属我国重大外来入侵种，已被我国列入对内、对外的森林植物检疫对象。该病自1982年传入我国以来，扩散蔓延迅速，目前全国已有超过14省(市、区)发生，面积达7.7万公顷，导致大量松树枯死，对我国的松林资源、自然景观和生态环境造成严重破坏，造成了严重的经济和生态损失，据报道，仅2017年，我国松材线虫病造成经济损失约195亿元，其中直接经济损失35亿元，间接经济损失160亿元。松材线虫已成为我国林业“第一号危险害虫”。尽早发现患病的植株并将其砍伐，能够防止松材线虫病扩张蔓延，可以大大的减少该病对生态环境的破坏以及带来的经济损失。目前我国检测治理松材线虫病的方法通常是通过人工前往松树林内寻找患病的松树再对松树进行施药和砍伐等处理，但松树枯死大多首发于松树的顶端，由于植被遮挡，人为发现后已经进行了广泛传播，且很多地方人迹罕至，因而可行性低。一些研究机构使用了无人机对林场进行巡护，使用相应算法对其进行识别。但无人机滞空时间较短，巡护范围有限，且仍然需要人为处理几乎所有的全过程，包括起飞、返回、路径规划、读取视频、上传分析等过程，成本其实相当高昂。因此，现有技术的缺陷在于：缺少一种可以廉价、及时、可循环、人为参与少的技术，来方便对现有松材线虫病枯死树进行检测并定位。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，利用高空云台和相关摄像机对森林树木进行远距离拍摄，并结合图像识别技术和松材线虫病的图像特征对枯死树木进行识别和定位，有助于森林护养人员对相关病症进行及时控制，防止大面积发生松材线虫病害。为达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，其关键技术在于，按照以下步骤进行：S1：确定检测目标区域，采用高空云台摄像机，获取检测目标区域内周围环境，并生成PTZ扫描信息；其中，P代表水平角度值；T代表竖直角度值；Z代表摄像机放大倍数值；S2：根据所述PTZ扫描信息，对摄像机的拍照位置进行定位，生成待识别图像；S3：高空云台将抓图队列Q1中的待识别图像进行CNN模型识别，提取可疑图像；S4：高空云台根据可疑图像，控制摄像机对对应位置进行重拍和重新识别，并锁定枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置；S5：根据S4得到的枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置，确定对应的摄像机的经纬度信息，计算出枯死树木的地理位置经纬度。通过上述设计，充分利用现有的林业高空防火云台，自动识别松材线虫病枯死树，对并其进行定位，无需在前端加入任何的新增设备，就可以解决了人迹罕至林区的松材线虫病枯死树巡护问题，真正实现了用算法来节省人力、物力，保护生态的目的。进一步的技术方案是：步骤S1中生成PTZ扫描信息的具体内容为：设定高空云台摄像机需要扫描的起始PTZ值和结束PTZ值，即设定Pstart、Tstart、Zstart、Pend、Tend、Zend；在所述起始PTZ值与所述结束PTZ值之间，按照Z值与PT值的步进对比查找表设定摄像机拍照定位值，并控制摄像机按照拍照定位值进行拍照；并依次将拍照定位值放入拍照定位数组aP1中；其中，Z值与PT值的步进对比查找表详见表一；Z值范围(Z0-Zx)δPδT1-3p1t13-8p2t38-12p3t412-15p4t515-20p5t620-30p6t7大于30p7t8设定拍照定位数组aP1为空数组，并设定水平角度值P、竖直角度值T、摄像机放大倍数值Z的初始值；令P0＝Pstart，T0＝Tstart，Z0＝Zstart＝1；并将P0＝Pstart，T0＝Tstart，Z0＝Zstart放入所述拍照定位数组aP1中；根据摄像机当前放大倍数值Z，从Z值与PT值的步进对比查找表中找出对应的水平的步进值δP、垂直的步进值δT；并得到Pn＝Pn-1+δP和Tn＝Tn-1+δT，从而摄像机当前拍照位置；n的取值为1到x之间的整数；若Pn<Pstart，则令Pn-1＝Pstart，或者Pn>Pend，令Pn-1＝Pend；此时，Pn＝Pn-1+δP’，δP’＝-δP；若T<Ttart，则令Tn-1＝Tend，或者T>Tend，则令Tn＝Tstart；将序号为0到x的所有水平角度值P、竖直角度值T、摄像机放大倍数值Z分组放入拍照定位数组aP1，并令最终的拍照定位数组aP1为PTZ扫描信息。采用上述方案，针对不同地区，Z值与PT值的步进对比查找表中的p和t值均不相同，根据地区自适应设定，形成递进式ptz扫描信息。再进一步的计算方案是，步骤S2中生成待识别图像的具体步骤为：S21：高空云台依次读取拍照定位数组aP1中的PTZ值，并使用摄像机的摄像头API，定位摄像头到指定的PTZ值对应的拍照位置；S22：摄像机到达拍照定位数组aP1中的任意拍照位置后，暂停m秒，使用摄像头API抓取待识别图像，并将该待识别图像放入抓图队列Q1中；S23：控制摄像机到达拍照定位数组aP1中的下一拍照位置，重复步骤S22；采用上述方案实现对枯死树木的初步图像采集，并且通过不同位置方向和距离来设置PTZ值，对于同一片区域，一般是较小步进值来改变PTZ值，来实现同一片区域所有图像的采集。再进一步的技术方案是，步骤S3中待识别图像进行CNN识别提取可疑图像的具体步骤为：高空云台依次从抓图队列Q1中获取待识别图像，并放入CNN模型进行特征识别，得到识别结果；识别结果中至少包括该图像的框选内容和枯死树木识别数据；所述枯死树木识别数据为：aBoxs＝[{x11,y11,x12,y12},{x21,y21,x22,y22},...,{xi1,yi1,xi2,yi2},...]；其中xi1，yi1表示识别出的树木i对应在待识别图像的左上角坐标；xi2,yi2表示识别出的树木i对应在待识别图像的右下角坐标；若对待识别图像的识别结果中存在枯死的树木，则将所述识别结果放入枯死树木数组R1中，并将该图像为可疑图像；否则抛弃该图像。对于松材线虫病枯死树，一般表现为树叶发黄树干树皮部分脱落，从俯拍中，一般伴随着多颗病树或者枯树，成群出现，并且树根会出现木屑和树皮，则在进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，其特征在于，按照以下步骤进行：/nS1：确定检测目标区域，采用高空云台摄像机，获取检测目标区域内周围环境，并生成PTZ扫描信息；/n其中，P代表水平角度值；T代表竖直角度值；Z代表摄像机放大倍数值；/nS2：根据所述PTZ扫描信息，对摄像机的拍照位置进行定位，生成待识别图像；/nS3：高空云台将抓图队列Q1中的待识别图像进行CNN模型识别，提取可疑图像；/nS4：高空云台根据可疑图像，控制摄像机对对应位置进行重拍和重新识别，并锁定枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置；/nS5：根据S4得到的枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置，确定对应的摄像机的经纬度信息，计算出枯死树木的地理位置经纬度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
S1：确定检测目标区域，采用高空云台摄像机，获取检测目标区域内周围环境，并生成PTZ扫描信息；
其中，P代表水平角度值；T代表竖直角度值；Z代表摄像机放大倍数值；
S2：根据所述PTZ扫描信息，对摄像机的拍照位置进行定位，生成待识别图像；
S3：高空云台将抓图队列Q1中的待识别图像进行CNN模型识别，提取可疑图像；
S4：高空云台根据可疑图像，控制摄像机对对应位置进行重拍和重新识别，并锁定枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置；
S5：根据S4得到的枯死树木在可疑图像中PTZ坐标位置，确定对应的摄像机的经纬度信息，计算出枯死树木的地理位置经纬度。


2.根据权利要求1所述的基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，其特征在于，步骤S1中生成PTZ扫描信息的具体内容为：
设定高空云台摄像机需要扫描的起始PTZ值和结束PTZ值，即设定Pstart、Tstart、Zstart、Pend、Tend、Zend；
在所述起始PTZ值与所述结束PTZ值之间，按照Z值与PT值的步进对比查找表设定摄像机拍照定位值，并控制摄像机按照拍照定位值进行拍照；并依次将拍照定位值放入拍照定位数组aP1中；
其中，Z值与PT值的步进对比查找表详见表一；









Z值范围(Z0-Zx)
δP
δT


1-3
p1
t1


3-8
p2
t3


8-12
p3
t4


12-15
p4
t5


15-20
p5
t6


20-30
p6
t7


大于30
p7
t8






设定拍照定位数组aP1为空数组，并设定水平角度值P、竖直角度值T、摄像机放大倍数值Z的初始值；令P0＝Pstart，T0＝Tstart，Z0＝Zstart＝1；并将P0＝Pstart，T0＝Tstart，Z0＝Zstart放入所述拍照定位数组aP1中；
根据摄像机当前放大倍数值Z，从Z值与PT值的步进对比查找表中找出对应的水平的步进值δP、垂直的步进值δT；并得到Pn＝Pn-1+δP和Tn＝Tn-1+δT，从而摄像机当前拍照位置；n的取值为1到x之间的整数；
若Pn<Pstart，则令Pn-1＝Pstart，或者Pn>Pend，令Pn-1＝Pend；此时，Pn＝Pn-1+δP’，δP’＝-δP；
若T<Ttart，则令Tn-1＝Tend，或者T>Tend，则令Tn＝Tstart；
将序号为0到x的所有水平角度值P、竖直角度值T、摄像机放大倍数值Z分组放入拍照定位数组aP1，并令最终的拍照定位数组aP1为PTZ扫描信息。


3.根据权利要求2所述的基于高空云台识别的松材线虫病枯死树检测定位方法，其特征在于，步骤S2中生成待识别图像的具体步骤为：
S21：高空云台依次读取拍照定位数组aP1中的PTZ值，并使用摄像机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐灿，江朝元，曹晓莉，封强，柳荣星，孙雨桐，马吉刚，彭鹏，
申请(专利权)人：重庆英卡电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50