一种基于无人机自动巡航和深度学习的荔枝蝽象快速检测方法技术

本发明专利技术属于遥感地理信息系统领域和计算机领域，具体涉及一种基于无人机自动巡航和深度学习的荔枝蝽象快速检测方法，包括以下步骤：步骤

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机自动巡航和深度学习的荔枝蝽象快速检测方法


[0001]本专利技术涉及遥感地理信息系统领域和计算机领域，具体涉及一种基于无人机自动巡航和深度学习的荔枝蝽象快速检测方法
。

技术介绍

[0002]近来无人机应用大量普及，应用场景涵盖了交通
、
应急
、
物流
、
国防
、
农业
、
动
/
植物保护等众多行业领域，为社会生产
、
生活提供了巨大机遇和效益，推动社会经济和行业自身快速发展
。
在我国众多的无人机企业中，排在首位的是我国的深圳市大疆创新科技有限公司
(
简称大疆创新
)
，其无论是专利申请量还是总价值均遥遥领先
。
尤其是大疆创新的行业版无人机，具有诸多消费机无可比拟的优势：长焦功能，行业级产品最低搭载
20
倍光学变焦
+200
倍混合变焦，
600
米外可清晰识别目标；兼容专业智图软件；行业级产品具备自动规划航线航点智能巡查功能
。
[0003]中国是荔枝的最大生产国之一，荔枝产业在中国有着悠久的历史和文化底蕴
。
随着市场需求的不断增长，荔枝产业也在不断发展
。
目前，中国荔枝种植面积已经超过
800
万亩，主要分布在广东
、
广西
、
湖南
、
福建
、
四川等省份
。
其中，广东省的荔枝种植面积最大，约占全国荔枝种植面积的
50
％
。
但大部分荔枝产区的生产模式仍然比较落后，缺乏现代化的生产技术和管理手段，导致产区荔枝品质不稳定，经常出现产量大
、
品质低的情况，影响荔枝的市场竞争力
。
[0004]荔枝蝽象又被人们称之为臭屁虫，这是对荔枝危害较大的一类害虫，大面积发生会导致荔枝减产
。
荔枝蝽象的成虫及若虫会通过刺吸的方法，吸取荔枝幼芽
、
嫩梢及花果的汁液，不利于荔枝树的健康生长，并且还会对产量造成影响
。
在广东地区，蝽象一年发生1次，以性未成熟的成虫形态越冬，通了6月中句左右，新的成虫会相继出现，从而对黏枝生长造成影响
。
[0005]现阶段荔枝种植面积巨大，生长周期长，形态复杂，传统的花费大量人力和时间实地看园，效率低下
。
无人机低空遥感不受天气的影响，可以近距离且非常直观地监测农作物的生长情况，其获取的数据量丰富
、
农作物信息较为准确
。
[0006]荔枝蝽象作为一种小目标存在于树冠或者叶片之上，正常的看园难以发现
。
利用无人机高空俯视拍摄的特性，可以很好的发现荔枝蝽象，但园区树木较多时，传统的依靠手动飞行的方式太过耗时耗力且拍摄的数据不够准确，而大疆行业版无人机的航点飞行功能又需要手动地对每一个航点进行设计或者是手动地飞巡一遍，尽管效率有所提高，但仍然难以面对果园面积过大的场景
。
因此，本专利技术提出了一种无人机自动巡航方法，将所有航点的信息数字化到表格中，再进行二次开发自动生成无人机飞巡所需要的航线，使得无人机可以自动巡航，大大节省了人力和时间
。
同时，荔枝蝽象通常具有较小的尺寸，与周围环境相比较为微小
。
这使得它们在图像中的像素数量较少，容易被其他大尺寸物体或背景干扰
。
并且，荔枝蝽象具有较低的对比度，即与周围背景相比较暗或模糊
。
这使得它们在图像中的
边缘和细节不够清晰，导致难以准确地提取特征和区分目标与背景
。
而且往往容易被叶片或树枝所遮挡，使得目标的部分或全部被隐藏
。
这种遮挡情况增加了目标检测的难度
。
又一个难点在于，荔枝蝽象在真实场景中相对较少，可用于训练的数据集通常较小
。
这导致模型在学习和泛化小目标特征时面临数据不足的问题，可能导致模型的性能下降
。
因此，利用无人机自动巡航方法手机荔枝蝽象的数据制作数据集，并构建专用
、
高效的荔枝蝽象小目标检测模型，提高检测的精度
。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题：结合无人机技术和深度学习算法，提供一种无人机自动巡航方法，包括以下步骤：
[0008]步骤
1、
使用大疆行业版无人机进行航拍建图；
[0009]步骤
2、
在
ArcGIS
软件中加载影像并标注点位，获取所有树木的经纬度
。
[0010]步骤
3、
设置航点动作，进行航点设计；
[0011]步骤
4、
开发程序，自动生成无人机自动巡航所需的航线文件
。
[0012]步骤
5、
将步骤4所生成的航线文件导入到无人机中即可实现自动巡航；
[0013]优选的，所述步骤1航拍建图的具体步骤包括：
[0014]使用大疆行业版无人机对研究区域进行航拍；
[0015]将拍摄所得的无人机影像导入到大疆智图软件中进行二维制图，输出坐标系必须选择
WGS84
坐标系，因为无人机航点飞行所需的点位坐标要求是
WGS84
坐标系；
[0016]制图完成后，导出影像文件
result.tlf
；
[0017]优选的，所述步骤2获取树木经纬度的具体步骤包括：
[0018]将步骤1建图所得的影像导入到
ArcGIS
软件中；
[0019]新建一个点矢量文件，坐标系同样设置为
WGS84
，对所有树木进行点位标注，将所有树木的点位存储在矢量文件中；
[0020]在属性表中使用计算几何的工具计算出所有树木的经纬度坐标；
[0021]将属性表导出为存储所有树木编号和经纬度的表格文件；
[0022]优选的，所述步骤3航点设计的具体步骤包括：
[0023]给每一个点设置固定的飞机偏航角
、
镜头俯仰角
、
镜头变焦焦距和悬停时间以及拍照动作，设置悬停是为了在镜头变焦后给予镜头对焦的时间，变焦
、
悬停和拍照动作顺序不能改变并且必须要放置在最后；
[0024]将
(1)
中所述的航点信息存储到经纬度表格中；
[0025]优选的，所述步骤4开发航线文件自动生成程序的具体步骤包括：
[0026]航线文件的格式标准为
WPML(WayPointMarkupLanguage)
，它基于
KML(KeyholeMar本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人机自动巡航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1、
无人机航拍建图；步骤
2、
获取树木坐标；步骤
3、
设置航点动作，进行航点设计；步骤
4、
开发程序，自动生成无人机自动巡航所需的航线文件；步骤
5、
航线文件导入到无人机中
。2.
根据权利要求1所述无人机自动巡航方法，其特征在于，所述步骤1航拍建图的具体步骤包括：
(1)
使用大疆行业版无人机
Matrice30
进行航拍，飞行高度设置为相对于地面
100
米，像素分辨率为
3.56
厘米；
(2)
将拍摄所得的无人机影像导入到大疆智图软件中进行二维制图，输出坐标系必须选择
WGS84
坐标系，因为无人机航点飞行所需的点位坐标要求是
WGS84
坐标系；
(3)
制图完成后，导出影像文件
result.tlf。3.
根据权利要求1所述的无人机自动巡航方法，其特征在于，所述步骤2获取树木经纬度的具体步骤包括：
(1)
将步骤1建图所得的影像导入到
ArcGIS
软件中；
(2)
新建一个点矢量文件，坐标系同样设置为
WGS84
，对所有树木进行点位标注，将所有树木的点位存储在矢量文件中；
(3)
在属性表中使用计算几何的工具计算出所有树木的经纬度坐标；
(4)
将属性表导出为存储所有树木编号和经纬度的表格文件
。4.
根据权利要求1所述的无人机自动巡航方法，其特征在于，所述步骤3航点设计的具体步骤包括：
(1)
给每一个点设置固定的飞机偏航角
、
镜头俯仰角
、
镜头变焦焦距和悬停时间以及拍照动作，设置悬停是为了在镜头变焦后给予镜头对焦的时间，变焦
、
悬停和拍照动作顺序不能改变并且必须要放置在最后；
(2)
将
(1)
中所述的航点信息存储到经纬度表格中
。5.
根据权利要求1所述的无人机自动巡航方法，其特征在于，所述步骤4开发航线文件自动生成程序的具体步骤包括：
(1)
航线文件的格式标准为
WPML(WayPointMarkupLanguage)
，它基于
KML(KeyholeMarkupLanguage)
的定义进行扩展，
WPML
航线文件遵循
KMZ
归档要求，
KMZ
实质是使用
ZIP
格式打包的归档文件，一个
WPML
航线文件解压后包含两个文件
——template.kml
与
waylines.wpml
，
template.kml
文件被称为“模板文件”，预定义的模板为用户编辑和规划航线提供了一种便捷手段，它是提供给无人机执行的路径和动作，
waylines.wpml
文件被称为“执行文件”，执行文件定义了明确的无人机飞行和负载动作指令；
(2)
根据大疆上云
API
所提供的航线模板格式，分别开发模板文件
template.kml
和执行文件
waylines.wpml
，并将二者归档格式为
KMZ
的航线文件中；
(3)
模板文件
template.kml
的开发：首先定义任务参数，包括
takeOffSecurityHeight(
安全起飞高度
)
，
finishAction(
任务完成后的动作
)、takeOffRefPoint(
起飞点经纬度坐标
)
；其次，定义机型参数，包括
droneEnumValue
和
payloadEnumValue
，以
Matrice30
机型为
例，二者参数分别为
67、52
，不同的机型参数不同；然后，依次添加航点信息，包括
index(
序号，从1开始
)
，
coordinateMode(
点的坐标系，设置为
WGS84)
，
heightMode(
高度模式，可以设置为
EGM96
‑
相对于大地水准面的高度，也可以设置为
relativeToStartPoint
‑
相对于起飞点的高度，一般设置为
relativeToStartPoint)
；最后是动作信息添加，依次将
actionId(
动作编号
)、aircraftHeading(
飞机偏航角
‑
180
‑
180)、gimbalPitchRotateAngle(
镜头俯仰角
‑
90
‑
45)、focalLength(
镜头变焦焦距，从0开始每增加一倍焦距增加
12)、hoverTime(
悬停时间
)、actionActuatorFunc(
拍照动作，设置为
takePhoto)
存储到每一个属于每一个点的
actionGroup
中...

【专利技术属性】
技术研发人员：石茜，傅浩，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：