[发明专利]基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及蓝藻识别与分析系统，特别是涉及一种基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统。

背景技术

随着经济的快速发展，人类活动的加剧，污染物超标排放或污水处理设施缺失等因素造成了大量的水污染和富营养化。水体的富营养化会造成浮游植物的快速生长，尤其是那些具有漂浮或运动能力的藻类，藻类的过度繁殖，在水面形成藻类的水华。水域中蓝藻水华的暴发不仅会影响水产业资源、还会影响水域附近人们的生活质量和生命健康，更会破坏环境生态系统平衡，已经成为人类关注的重要环境问题之一。因此及时掌握水体中蓝藻的分布，提出水华预警，对于水环境保护具有重要意义。

为了防止水体大面积的蓝藻水华，人们需要对蓝藻水华现象进行识别、预防、监测以及控制。常规的湖泊蓝藻水华识别与预防方法主要依赖于实地采样结合区域环境监测站内蓝藻监测设备的实验与分析，即通过多功能水质检测设备计算一定量的水中藻类细胞数目、叶绿素浓度、氮磷含量等；虽然该方法能够对水体富营养化进行数字分级，增强比较性，但常规的蓝藻监测方法比较费时耗力，不适于确定蓝藻水华的面积及发展方向。另外，实地抽样只是检测相对离散点的蓝藻密度，并不能对整体蓝藻水华分布情况做出正确评价。这种方法很难满足现实监测和植被生态学研究的需要。

发明内容

本发明实施例提供一种基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统，该系统利用无人机遥感数据，识别蓝藻，再通过优化模型，分析蓝藻水华现象，为生产和生活做出预警。

基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统，包括：

影像获取单元，其包括无人机遥感装置和拍照装置；

影像预处理单元，其包括影像畸变纠正模块和影像平滑处理模块；

影像拼接单元，其包括影像特征提取模块、影像匹配模块及影像融合模块；

影像解译及分析单元，其包括波谱分析模块、蓝藻植被指数构建模块、蓝藻识别模块、训练样本采集模块、参数寻优模块及优化模型；

蓝藻水华分析单元，其利用LIBSVM分类器识别出水体和蓝藻。

优选地，所述的无人机遥感装置包括飞行平台、飞行控制设备、地面监控站、起飞回收系统及数据采集处理设备，所述的拍照装置连接至所述的数据采集设备。

优选地，所述的影像畸变矫正模块为所述的数据采集处理设备中的影像畸变改正模块。

优选地，所述的影像平滑处理模块采用低通滤波法、中值滤波法或者均值滤波法来实现平滑处理。

优选地，所述的影像特征提取模块和所述的影像匹配模块通过SIFT算法进行特征提取和匹配。

优选地，影像信息经过所述的波谱分析模块、蓝藻植被指数构建模块及蓝藻识别模块处理后，识别出蓝藻，所述的训练样本采集模块、参数寻优模块及优化模型形成用于与识别出的蓝藻信息进行比较的优化模型。

本发明的基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统，其利用无人机遥感数据，识别蓝藻，再通过优化模型，分析蓝藻水华现象，为生产和生活做出预警，由于无人机的迅猛发展，使得本系统易实施，且随着无人机技术的进步，能够进一步提高蓝藻识别的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统的系统流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于无人机遥感数据的蓝藻识别与分析系统，包括影像获取单元、影像预处理单元、影像拼接单元、影像解译及分析单元和蓝藻水华分析单元，影像获取单元包括无人机遥感装置和拍照装置，影像预处理单元包括影像畸变纠正模块和影像平滑处理模块，影像拼接单元包括影像特征提取模块、影像匹配模块及影像融合模块，影像解译及分析单元包括波谱分析模块、蓝藻植被指数构建模块、蓝藻识别模块、训练样本采集模块、参数寻优模块及优化模型，蓝藻水华分析单元利用LIBSVM分类器识别出水体和蓝藻。