一种基于无人机的水库污染确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机的水库污染确定方法，包括：获取无人机按照预定飞行路线，对水库进行航拍的视频数据，以及获取无人机的导航定位数据、水库海拔数据和摄像头位姿数据；根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到第一位置数据；根据拍摄污染差分图像的第一拍摄时间查找第一坐标数据；根据摄像头位姿数据和拍摄污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄污染差分图像的第一拍摄时间所对应的摄像头角度数据；根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据。本发明专利技术提高了遥感技术对于水体监测的准确率，实现了分析水体的水质情况的功能。析水体的水质情况的功能。析水体的水质情况的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的水库污染确定方法


[0001]本专利技术涉及水质分析
，尤其涉及一种基于无人机的水库污染确定方法。

技术介绍

[0002]随着社会生产力和科学技术的发展，使水体受到了来自各方面不同程度的污染和破坏，日益严重的污染给人类的生存和发展带来了极为不利的后果。根据污染物的性质和毒性，以及对水体环境造成的危害方式，水库污染主要包括酸碱、农药、有机物质和营养盐类、放射性核素以及固体废物等。固体废物造成的水体污染主要有人类的各种物品组成：塑料、橡胶、木木质类等，漂浮在水体上带来的危害例如：毒害水体生物、通过食物链伤害人类等等。
[0003]近年来，在生态养鱼的水库中，减少固体废物的投放以及对固体废物的打捞处理成为治理水体污染的一个重要的手段，但是，目前发现水体上的漂浮物手段通常是通过船体发现和打捞，通过船体发现水体上的污染漂浮物的效率较低，进行大面积的观测和发现水体上污染漂浮物。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提出一种基于无人机的水库污染确定方法，旨在提高发现水体上的污染漂浮物的效率，能够实现在大面积的水库上确定污染漂浮物。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于无人机的水库污染确定方法，所述基于无人机的水库污染确定包括如下步骤：
[0006]获取无人机按照预定飞行路线，对水库进行航拍的视频数据，以及获取无人机的导航定位数据、水库海拔数据和摄像头位姿数据；
[0007]根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到包含有污染漂浮物的污染差分图像和污染漂浮物在污染差分图像中的第一位置数据；
[0008]根据拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间在所述导航定位数据中查找所述无人机在所述第一拍摄时间的第一坐标数据；
[0009]根据所述摄像头位姿数据和拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间所对应的摄像头角度数据；
[0010]根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据。
[0011]可选地，所述根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到包含有污染漂浮物的污染差分图像和污染漂浮物在污染帧图像中的第一位置数据的步骤包括：
[0012]基于水面背景建模算法对所述视频数据的每帧图像进行处理，得到水面背景图像；
[0013]根据图像差分算法将水面背景图像与所述视频数据的每帧图像进行比对，得到图片中具有污染漂浮物的污染差分图像；
[0014]在所述污染差分图像中确定污染漂浮物在所在位置的第一位置数据。
[0015]可选地，所述在所述污染差分图像中确定污染漂浮物在所在位置的第一位置数据的步骤，包括：
[0016]根据所述污染差分图像确定污染漂浮物的漂浮物像素；
[0017]当所述漂浮物像素大于预设像素阈值时，将漂浮物像素中心作为第一位置数据。
[0018]可选地，所述摄像头位姿数据为无人机的偏转角度和摄像头的旋转角度，所述根据所述摄像头位姿数据和拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间的摄像头角度数据的步骤，包括：
[0019]根据所述无人机的偏转角度，确定无人机的第一三轴分向角度向量；
[0020]根据摄像头的旋转角度，确定摄像头相对于无人机的第二三轴分向角度向量；
[0021]将所述第一三轴分向角度向量和所述第二三轴分向角度向量按x轴、y轴和z轴三个轴向进行角度向量计算，得到摄像头角度数据；
[0022]所述摄像头角度数据的计算公式为：
[0023][0024]其中，X2为第一三轴分向角度向量在X轴方向的角向量、X3为第二三轴分向角度向量在X轴方向的角向量、Y2为第一三轴分向角度向量在Y轴方向的角向量、Y3为第二三轴分向角度向量在Y轴方向的角向量、Z2为第一三轴分向角度向量在Z轴方向的角向量、Z3为第二三轴分向角度向量在Z轴方向的角向量、R1为摄像头角度数据在X轴方向的角向量、R2为摄像头角度数据在Y轴方向的角向量、R3为摄像头角度数据在Z轴方向的角向量。
[0025]可选地，所述根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据的步骤，包括：
[0026]根据所述第一坐标数据和水库海拔数据，得到无人机飞行高度；
[0027]根据所述摄像头角度数据和所述无人机飞行高度，得到污染漂浮物相对于无人机在水平方向的相对角度和相对距离；
[0028]根据所述相对角度、所述相对距离和第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据；
[0029]无人机飞行高度的计算公式为：
[0030]H＝Z1‑
H1，其中，H为无人机飞行高度、Z1为第一坐标数据中海拔高度、H1为水库海拔数据；
[0031]相对距离的计算公式为：
[0032]L＝H*sin(R1+R2+R3)；其中，L为相对距离；
[0033]相对角度的计算公式为R＝(R1+R2)，R为相对角度。
[0034]可选地，所述根据拍摄所述污染帧图像的第一拍摄时间在所述导航定位数据中查找所述无人机在所述第一拍摄时间的第一坐标数据的步骤之前，包括：
[0035]在视频数据中查找拍摄所述污染差分图像的时间，并将拍摄所述污染差分图像的时间确定为第一拍摄时间。
[0036]可选地，所述根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数
据，确定污染漂浮物所在的坐标数据的步骤之后，包括：
[0037]将污染漂浮物所在的坐标数据发送至无人机管理中心，以便于所述无人机管理中心对水库中的污染漂浮物进行处理。
[0038]可选地，所述获取无人机按照预定飞行路线，对水库进行航拍的视频数据，以及获取无人机的导航定位数据、水库海拔数据和摄像头位姿数据的步骤之前，包括：
[0039]向所述无人机管理中心发送水库海拔获取指令；
[0040]接收所述无人机管理中心根据所述水库海拔获取指令返回的水库海拔数据。
[0041]本专利技术提供了一种基于无人机的水库污染确定方法，本实施例通过上述方案，获取无人机按照预定飞行路线，对水库进行航拍的视频数据，以及获取无人机的导航定位数据、水库海拔数据和摄像头位姿数据；根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到包含有污染漂浮物的污染差分图像和污染漂浮物在污染差分图像中的第一位置数据；根据拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间在所述导航定位数据中查找所述无人机在所述第一拍摄时间的第一坐标数据；根据所述摄像头位姿数据和拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间所对应的摄像头角度数据；根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据。提高了发现水体上的污染漂浮物的效率，能够了实现在大面积的水库上确定污染漂浮物。
附图说明：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的水库污染确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取无人机按照预定飞行路线，对水库进行航拍的视频数据，以及获取无人机的导航定位数据、水库海拔数据和摄像头位姿数据；根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到包含有污染漂浮物的污染差分图像和污染漂浮物在污染差分图像中的第一位置数据；根据拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间在所述导航定位数据中查找所述无人机在所述第一拍摄时间的第一坐标数据；根据所述摄像头位姿数据和拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间所对应的摄像头角度数据；根据摄像头角度数据、第一坐标数据、水库海拔数据以及第一位置数据，确定污染漂浮物所在的坐标数据。2.根据权利要求1所述的基于无人机的水库污染确定方法，其特征在于，所述根据图像差分算法对视频数据中的帧图像进行处理，得到包含有污染漂浮物的污染差分图像和污染漂浮物在污染帧图像中的第一位置数据的步骤包括：基于水面背景建模算法对所述视频数据的每帧图像进行处理，得到水面背景图像；根据图像差分算法将水面背景图像与所述视频数据的每帧图像进行比对，得到图片中具有污染漂浮物的污染差分图像；在所述污染差分图像中确定污染漂浮物在所在位置的第一位置数据。3.根据权利要求2所述的基于无人机的水库污染确定方法，其特征在于，在所述污染差分图像中确定污染漂浮物在所在位置的第一位置数据的步骤，包括：根据所述污染差分图像确定污染漂浮物的漂浮物像素；当所述漂浮物像素大于预设像素阈值时，将漂浮物像素中心作为第一位置数据。4.根据权利要求1所述的基于无人机的水库污染确定方法，其特征在于，所述摄像头位姿数据为无人机的偏转角度和摄像头的旋转角度，所述根据所述摄像头位姿数据和拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间，确定拍摄所述污染差分图像的第一拍摄时间的摄像头角度数据的步骤，包括：根据所述无人机的偏转角度，确定无人机的第一三轴分向角度向量；根据摄像头的旋转角度，确定摄像头相对于无人机的第二三轴分向角度向量；将所述第一三轴分向角度向量和所述第二三轴分向角度向量按x轴、y轴和z轴三个轴向进行角度向量计算，得到摄像头角度数据；所述摄像头角度数据的计算公式为：其中，X2为第一三轴分向角度向量在X轴方向的角向量、X3为第二三轴分向角...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建华，田庆兵，陈南旭，戴玛丽，
申请(专利权)人：重庆两江生态渔业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：