[发明专利]一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统。首先使用可见光波段差异植被指数设定阈值提取玉米种植区域土壤点分布，对土壤高程散点窗口最小值滤波后进行空间插值，叠加地块数字表面模型反演得到玉米冠层高度模型CHM。采用OSTU阈值法对玉米冠层高度模型进行倒伏区域提取，使用OSTU阈值法直接对冠层高度模型分类的方法简便易行，快捷、精度较高，从而能够对玉米倒伏区域进行精确的检测。

技术领域

本发明涉玉米倒伏区域检测技术领域，特别涉及一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统。

背景技术

作物倒伏是作物受到外力作用发生茎折弯或根部移位的一种现象，常受到机械力或病虫害产生病变的影响。已有研究从卫星平台、航天平台和地面站点对倒伏作物进行监测。传统的地面人工量测手段费事费力，且效率低下、估算误差大。在卫星平台，已有研究基于HJ-1A/HJ-1B(任红玲等，2015)从可见光近红外波段、基于RASARSAT-2(Yang,H.,et al.，2015；Chauhan,S.,et al.,2020)、Sentinel-1A(Chauhan,S.,et al.,2020)从微波波段监测作物倒伏。卫星遥感在一定程度上弥补传统地面监测的不足，但易受到重返周期、恶劣天气等影响，往往不能快速准确地获取倒伏信息。

无人机航测具有机动、灵活的优势，能够对农作物采集高清晰图像，获得准确的光谱及其空间信息，能够反演多样植被指数，在农作物类型识别、作物长势和精确灾害评估中得到广泛应用。利用无人机技术进行作物倒伏提取已经取得了一定的成效。但利用无人机影像的光谱、纹理特征进行作物倒伏范围的提取，易受到采集时间、光照条件、阴影等因素的干扰。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法及系统，用以对玉米倒伏区域进行精确的检测。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于冠层高度模型的玉米倒伏区域检测方法，包括：

通过无人机对玉米种植区域进行拍摄；

对多张无人机拍摄图片进行拼接得到数字正射影像，以及对多张无人机拍摄图片进行三维重建得到数字表面模型；

根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点；

根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型；

基于所述玉米冠层高度模型，采用OSTU算法分割提取玉米的倒伏区域。

可选地，所述根据所述数字正射影像确定玉米种植区域的土壤点，具体包括：

基于所述数字正射影像，利用数字化方法提取出玉米种植区域；

利用可见光波段差异植被指数，提取所述玉米种植区域中的土壤点。

可选地，所述根据所述数字表面模型和所述土壤点确定玉米冠层高度模型，具体包括：

使用25*25窗口最小值滤波土壤点，提取出局域窗口内高程值最低的土壤点，得到土壤高程散点；

对所述土壤高程散点进行最近邻插值得到无植被覆盖的基准高程模型；

利用所述数字表面模型与所述基准高程模型作差，得到玉米冠层高度模型。

可选地，所述可见光波段差异植被指数的计算公式如下：

VDVI＝(2*ρ_G-ρ_B-ρ_R)/(2*ρ_G+ρ_B+ρ_R)