【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机遥感检测领域，具体涉及一种基于无人机的水稻病虫害检测系统和检测方法。
技术介绍
1、在农业生产过程中，有效实现对病虫害的防控是保证农业丰收的前提，如果种植的作物病害是分布较广、危害较重的病害，将会严重影响作物的产量和品质，在对病虫害的防控之前，首先要做的是判断病虫害的类型，病虫害类型判断如果准确，则病虫害容易得到根治，而病虫害类型判断如果不准确，则将浪费大量人力和财力，耽误宝贵的医治时间。
2、传统的病虫害诊断方法是通过肉眼观察判断，并结合农业作物病害图谱进行比对，效率低下，难以及时、准确地发现和治理病害。为此，授权公告号为cn104330410b的专利技术专利公开了“位于无人机上的作物病虫害检测系统”，所述作物病虫害检测系统包括随机存储器、高清摄像头、图像处理器和主控制器，所述高清摄像头用于捕获作物图像，所述图像处理器与所述高清摄像头连接，用于对所述作物图像进行图像处理，以获得所述作物图像中的作物病虫害类型，所述主控制器与所述随机存储器和所述图像处理器分别连接，用于将所述作物病虫害类型存储到所述随机存储器中。通过所述作物病虫害检测系统，能够自动获得田间作物的病虫害类型，以方便相关农业管理部门在无人机返航时进行调用，从而做出有针对性的病虫害防控措施。
3、然而，上述的作物病虫害检测系统的检测精度和检测效率依旧不高，无法对病虫害类型进行准确识别，故而需要设计出一种可准确识别病虫害的智能识别系统和方法，以便帮助农户和普通农技工作者进行快速、准确的田间调查。
技术
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无人机的水稻病虫害检测系统，所述水稻病虫害检测系统通过无人机对水稻田中的水稻病虫害信息进行检测，且检测精度和检测效率更高。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种基于无人机的水稻病虫害检测方法。
3、本专利技术用于解决现有技术问题的技术方案是：
4、一种基于无人机的水稻病虫害检测系统，包括无人机系统和地面控制系统，其中，
5、所述无人机系统包括搭载在无人机上的图像采集装置、无人机控制装置以及通信装置，其中，
6、所述图像采集装置包括图像采集模块和图像传输模块，其中，所述图像采集模块用于采集水稻田中的水稻图像，包括摄像头以及用于调整所述摄像头的拍摄角度的角度调节模块；所述图像传输模块则用于将采集到的水稻图像通过所述通信装置传输至所述地面控制系统；
7、所述无人机控制装置用于接收所述地面控制系统的控制指令，以实现对无人机的飞行状态进行调节，并实时将无人机的位置信息回传给地面控制系统，其中，所述飞行状态包括飞行路径、飞行速度、飞行高度和飞行姿态；
8、所述地面控制系统用于接收无人机上的图像传输模块传输回来的水稻图像，对水稻图像进行预处理后，并通过训练好的水稻病虫害识别模型进行水稻病虫害的类型进行识别；以及发送控制指令给无人机，控制无人机的飞行状态以及控制摄像头的拍摄角度和拍摄频率。
9、作为可选的方案，所述角度调节模块包括设置在无人机上的无人机云台，所述摄像头安装在所述无人机云台上。
10、作为可选的方案，所述通信装置采用5g无线通讯的方式。
11、作为可选的方案，所述无人机控制装置包括飞行检测模块、飞行控制模块和定位导航模块，其中，所述飞行检测模块用于对无人机的飞行状态进行检测；所述飞行控制模块根据所述飞行检测模块检测到的无人机的飞行状态信息对该无人机的飞行路径、飞行速度、飞行高度和飞行姿态进行调节；所述定位导航模块用于实时采集无人机的实时位置信息，并将该实时位置信息发送给地面控制系统。
12、作为可选的方案，所述定位导航模块采用gps定位。
13、作为可选的方案，所述地面控制系统包括用户登录模块、指令发送模块和cpu控制终端。
14、一种基于无人机的水稻病虫害检测方法，包括以下步骤：
15、步骤s1：根据水稻田的区域，地面控制系统控制无人机起飞，并按照预设飞行路径进行飞行，并对无人机的飞行状态进行实时调整；
16、步骤s2：地面控制系统控制角度调节模块对摄像头的角度进行调整，并按照预设的频率进行拍摄；
17、步骤s3：无人机将拍摄的水稻图像通过图像传输模块传输回地面控制系统；
18、步骤s4：地面控制系统对采集到的水稻图像进行预处理，然后将其输入训练好的水稻病虫害识别模型中，所述水稻病虫害识别模型识别并输出水稻病虫害的信息。
19、作为可选的方案，在步骤s4中，所述水稻病虫害识别模型的构建包括以下步骤：
20、步骤a1：采集不同类型的水稻虫害图像，其中，所述的水稻病虫害的类型包括稻纵卷叶螟病、稻曲病、稻瘟病、条斑病和钻心病；
21、步骤a2：对采集到的水稻虫害图像进行图像预处理以及对预处理后的水稻病虫害图像中的患病区域进行标注；
22、步骤a3：对yolov5网络模型进行损失函数的优化，得到水稻病虫害识别模型；
23、步骤a4：对水稻病虫害识别模型进行训练；
24、步骤a5：对训练后的水稻病虫害识别模型进行验证，所构建的水稻病虫害识别模型对稻纵卷叶螟病、稻曲病、稻瘟病、条斑病和钻心病识别精确率分别为96.2％、95.7％、95.5％、94.9％和94.2％。
25、作为可选的方案，在步骤a3中，对yolov5网络模型进行损失函数的优化的方法为：
26、在yolov5网络模型中采用diou作为损失函数，其中，diou损失函数的计算公式为：
27、
28、lossdiou＝1-iou；
29、式中：b,bgt分别为预测框和真实框的中心点，ρ为两个点之间的欧氏距离；c为能够同时包含预测框和真实框的最小闭包区域的对角线距离；iou是真实框和预测框的交并比，其计算公式为：
30、
31、lossiou＝1-iou；
32、式中：a为真实框，b为预测框。
33、作为可选的方案，在步骤s4中，在识别出水稻田中的水稻病虫害信息后，地面控制系统根据识别出的水稻田中的水稻病虫害的类型以及各自的分布规律，制作该水稻田的水稻病虫害分布图，并以此生成作业处方图，规划出为后期无人机喷施作业的施药飞行作业路径，并确定出农药的精准喷施用量以及对烟雾飘移情况做出模拟评估。
34、本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：
35、1、本专利技术的基于无人机的水稻病虫害检测系统利用无人机来对水稻田中的水稻图像进行采集，采集到的水稻图像通过预设的水稻病虫害识别模型进行识别，从而得到水稻图像中的水稻病虫害信息，识别精度更高。
36、2、本专利技术的基于无人机的水稻病虫害检测系统采用无人机来采集水稻田中的水稻病虫害信息，相对于工作人员现场采集的方式而言，不仅效率更高，而且还极大地减轻了工作人员的劳动强度，降低劳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无人机的水稻病虫害检测系统，包括无人机系统和地面控制系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述角度调节模块包括设置在无人机上的无人机云台，所述摄像头安装在所述无人机云台上。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述通信装置采用5G无线通讯的方式。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述无人机控制装置包括飞行检测模块、飞行控制模块和定位导航模块，其中，所述飞行检测模块用于对无人机的飞行状态进行检测；所述飞行控制模块根据所述飞行检测模块检测到的无人机的飞行状态信息对该无人机的飞行路径、飞行速度、飞行高度和飞行姿态进行调节；所述定位导航模块用于实时采集无人机的实时位置信息，并将该实时位置信息发送给地面控制系统。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述定位导航模块采用GPS定位。
6.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述地面控制系统包括用
7.一种用于权利要求1-6任一项所述的基于无人机的水稻病虫害检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于无人机的水稻病虫害检测方法，其特征在于，在步骤S4中，所述水稻病虫害识别模型的构建包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的基于无人机的水稻病虫害检测方法，其特征在于，在步骤A3中，对YOLOV5网络模型进行损失函数的优化的方法为：
10.根据权利要求7所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，在步骤S4中，在识别出水稻田中的水稻病虫害信息后，地面控制系统根据识别出的水稻田中的水稻病虫害的类型以及各自的分布规律，制作该水稻田的水稻病虫害分布图，并以此生成作业处方图，规划出为后期无人机喷施作业的施药飞行作业路径，并确定出农药的精准喷施用量以及对烟雾飘移情况做出模拟评估。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的水稻病虫害检测系统，包括无人机系统和地面控制系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述角度调节模块包括设置在无人机上的无人机云台，所述摄像头安装在所述无人机云台上。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述通信装置采用5g无线通讯的方式。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述无人机控制装置包括飞行检测模块、飞行控制模块和定位导航模块，其中，所述飞行检测模块用于对无人机的飞行状态进行检测；所述飞行控制模块根据所述飞行检测模块检测到的无人机的飞行状态信息对该无人机的飞行路径、飞行速度、飞行高度和飞行姿态进行调节；所述定位导航模块用于实时采集无人机的实时位置信息，并将该实时位置信息发送给地面控制系统。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的水稻病虫害检测系统，其特征在于，所述定位导航模块采用gps定位。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘理涵，邓继忠，赵高源，李志勇，张子超，马俊杰，黄旭，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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