本發明公開一種基于無人機多角度拍攝的麥田產量估計方法與裝置，地面取樣遙控器遙控無人機飛行到麥田上方，控制照相機隨機取樣俯拍，控制無人機飛行到每個米尺所在的麥田的側邊側拍，計算機處理每張俯拍取樣點的圖片，計算出整片麥田的麥穗平均寬度和平均密度，處理每張側拍取樣點的圖片得到整片麥田的麥穗平均高度；對麥穗成熟時的一組麥穗進行人工標定，得到單位體積內的麥穗質量；計算出整片麥田內的單位面積麥穗總質量，再根據麥田的總面積估計出麥穗總質量。本發明借助靈活的無人機平臺實現整片麥田的多點拍攝取樣，再利用圖片處理技術和相關計算得到與產量相關的重要參數，最后估算出整片麥田的產量，估產精準度高。

技術領域

本發明涉及無人機技術以及麥田產量估計技術，具體是基于無人機拍攝的麥田產量估計方法與裝置。

背景技術

目前，估計麥田產量方法有人工取樣估計法和衛星遙感監測法，其中，人工取樣估計法過于依賴人工，耗費大量的人力成本和時間成本，而且由于人工取樣范圍有限，會導致取樣樣本的代表性難以保證。采用衛星遙感監測時，因衛星、航空遙感的重訪周期長、影像空間分辨率低、起飛條件要求高以及運營管理成本昂貴等因素制約，限制了農業遙感實時、連續監測的應用，同時，衛星遙感獲取的影像資料遠沒有無人機拍攝的清晰，其取樣的靈活性遠不如無人機，且不能拍攝到麥田的側面用于獲取麥穗高度。

發明內容

本發明的目的是為解決現有麥田產量估計技術存在的問題，提出一種自動化程度高、估產精準度高的基于無人機多角度拍攝的麥田產量估計方法與裝置，基于麥田面積大、麥子生長較整齊等特點，采用最簡單的無人機多點拍攝麥田取樣。

本發明基于無人機多角度拍攝的麥田產量估計裝置采用的技術方案是：由無人機、地面取樣遙控器和若干個米尺組成，麥田的一側邊緣處豎直安放若干個米尺，地面取樣遙控器控制無人機飛行；地面取樣遙控器包括單片機和與其連接的第一無線收發器，無人機上設有超聲波測距傳感器、照相機、舵機和機載ARM控制器，舵機帶動照相機轉動，ARM控制器分別連接超聲波測距傳感器、照相機、舵機和第二無線收發器，第二無線收發器和第一無線收發器之間通過天線傳送信號，地面取樣遙控器控制無人機飛行。

所述基于無人機多角度拍攝的麥田產量估計裝置的估計方法采用的技術方案是包括以下步驟：

A、在麥穗抽穗之后和成熟之前的時間段內，地面取樣遙控器遙控無人機飛行到麥田上方，控制照相機隨機取樣俯拍并控制超聲波測距傳感器測量無人機距離麥田的高度，將高度信息保存在ARM控制器中；

B、俯拍取樣結束后，地面取樣遙控器遙控無人機飛行到每個米尺所在的麥田的側邊，控制照相機側拍，拍下每個米尺和麥田的側面同框的照片；

C、將照相機拍攝的照片和ARM控制器存儲的高度信息輸入計算機中，計算機處理每張俯拍取樣點的圖片，計算出取樣點對應的實際面積以及整片麥田的麥穗平均寬度和平均密度；處理每張側拍取樣點的圖片，得到整片麥田的麥穗平均高度；

D、對麥穗成熟時的一組麥穗進行人工標定，得到單位體積內的麥穗質量；

E、根據整片麥田的麥穗平均寬度、平均高度、平均密度和單位體積內的麥穗質量，計算出整片麥田內的單位面積麥穗總質量，再根據麥田的總面積估計出麥穗總質量。

本發明與已有技術相比，具有如下優點：

1、本發明的裝置自動化程度高。相對于人工取樣估計麥田產量的方法，本發明采用無人機，充分發揮無人機隨機取樣的優勢，利用無人機完成對麥田的多角度拍攝取樣。