[发明专利]基于无人机视觉的水面面积测量方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机视觉的水面面积测量方法，其方法在于，采用带有照相、测高设备的无人机，所测水面设有图像大小参数存于无人机的参照物；无人机起飞前首先对所测水面进行高度测量并保存；无人机起飞后在保持设定高度飞行下获取水面图片，将获得的图片进行RGB色彩空间转为YCrCb空间进行高光检测；对检测后的图片进行高光增强，并对高光区域进行标记；Canny边缘检测；图片边缘平移合成；对比参照物，按比例尺进行水面面积计算。从而基于无人机视觉技术，使水面面积测量便捷易于实现，且针对不同大小、有高光干扰的水体面积提出相应解决方案，具有鲁棒性强和适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及湖泊面积测量技术领域，具体涉及一种基于无人机视觉的湖泊面积测量方法。

背景技术

目前测量水体的技术主要分为两种，第一种为使用卫星进行遥感测量；第二种为使用无人机对水体面进行拍摄，将所拍图片合成计算面积；但是存在第一种方法成本较高，操作复杂，且对小型水体测量有较大误差；第二种方法使用无人机拍摄之后，进行处理计算，不能实时得出湖泊面积的问题。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于无人机视觉的水面面积测量方法，通过使用无人机视觉技术拍摄水体面，通过获取无人机高度数据，辅助以高光检测处理技术，可以实时计算出湖泊面积。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：

基于无人机视觉的水体面积测量方法，包括以下步骤：

1)设置参照模板，并将其尺寸大小存入无人机，在无人机对湖泊测量前，将所设的参照模板抛入湖泊内；

2)在起飞之前，测量湖泊所在海拔高度h；无人机对湖泊拍摄照片的同时，无人机通过测高仪获取所处的海拔高度H，通过公式H-h，获取无人机与湖泊的水平高度；

3)将拍照获得的照片进行RGB色彩空间转化成为YCrCb色度空间，将亮度信息独立分割出来，进入步骤4)；

4)对化成为YCrCb色度空间的图片进行高光检测，与原图进行对比，得出高光区域并标记，进入步骤5)；

5)为有效避免水体面在太阳光的作用下，形成类似镜面的高光效果，对已经标记的高光区域的每张图片使用Canny边缘检测提取水体面轮廓特征，得出每张图片水体面轮廓，进入步骤6)；

6)对拍摄时间相邻的两张图片进行特征匹配，获取相应的图片平移量，最后将若干张图片按相应的平移量进行图片平移合成，进入步骤7)；

7)计算合成照片上水体的面积之后，根据参照模板实际面积与图片上面积的比例计算出实际水面面积S。

以上所述的参照模板为一张实际面积为S1的参照物，无人机在H-h的情况下，计算出参照物图片上的面积S2，则，在H-h的情况下，获得的图片上水面面积乘以S1/S2为实际水面面积。

以上所述的高光检测是通过将RBG色度空间转化为YCrCb色度空间，然后通过原始图像减去背景图像，提取出高光区域。

以上所述的边缘检测是通过计算因灰度剧烈变化的点和灰度缓慢变化的点都对应着二阶导数零交叉点来检测图片上的边缘。

以上所述的图片平移合成的具体步骤为：T＝{t_i}是模板图Canny边缘检测的集合；E＝{e_i}是对比图Canny边缘检测的集合，d_t(T，E)表示的是模板图T中的点到E中的点的平均距离，当T与E是相同的边缘，则d_t(T，E)＝0，从而进行距离计算，获得相应的平移距离量，将每张图片上水体轮廓合成为一张图片。

有益效果：