[发明专利]一种森林生态保护用的修复设备

权利要求书

1.一种森林生态保护用的修复设备，其特征在于，所述森林生态保护用的修复设备包括：空中信息采集模块和地面信息采集处理模块；

所述空中信息采集模块用于利用无人机在空中进行信息采集，所述无人机设置有机翼、高清摄像头、处理器和红外探测器；

所述红外探测器通过盲元补偿方法进行非均匀性校正，盲元补偿值计算方式如下：

式中：(h,k)表示像素点坐标；

所述高清摄像头采用具有双边滤波器的高清摄像头，所述具有双边滤波器的高清摄像头的图像滤波可用下式表示：

其中：I(x，y)是滤除噪声后的清晰图像，n(i，j)是需要滤波处理的含噪声图像，Ω是像素的邻域，w(i，j)是滤波器在点(i，j)处的权值；

所述空中信息采集模块进行信息采集的具体步骤包括：

接收总控制室设定的命令参数，根据指定区域范围的大小，设定每隔几个小时巡视森林上空；

无人机在指定区域的上空飞行过程中，不断地拍摄高清图像在处理后通过无线装置发送回总控制室；

将获取的图像进行分类处理，对森林进行区域划分，定期维护森林的生长状态；

在处理器处理过程中，检测到图像带有火灾、浓烟或是乱砍乱伐现象，则会向控制室发出警报，提醒工作人员实时处理；

在处理器检测图像带有火灾、浓烟或是乱砍乱伐现象过程中，对图像内容进行提取的具体过程为：

通过灰度共生矩阵对图像进行灰度化，确定图像每个像素的梯度；

将图像划分成矩形区域，并统计矩形区域中的梯度直方图，即形成每个矩形区域的描述；

将每几个矩形区域组成一个背景描述，将一个背景中的特征描述串联起来，得到该矩形区域中的特征描述；

所述灰度共生矩阵包括：

设P_x，y为灰度共生矩阵，灰度值的级数为L，能量为角二矩阵，灰度共生矩阵元素值的平方和，反映图像灰度分布均匀程度和纹理粗细度，如果共生矩阵的所有值都相等，则能量较小；否则，能量值较大；

角二矩阵的模型为：

相关是空间灰度共生矩阵元素在行或列方向上的相似程度，相关的模型如下：

其中，

图像熵为图像所具有的信息量的度量，表示了图像中纹理的非均匀程度或复杂程度，图像熵模型为：

对比度为灰度共生矩阵主对角线附近的惯性矩，表示图像的清晰度和纹理沟纹的深浅：

所述地面信息采集处理模块包括助推器、轮胎、土壤信息预处理模块、吸土口、土壤处理模块、控制模块、连接纽、压实铁桶、排土口、土壤信息传感器和高清摄像器；

所述地面信息采集处理模块对采集的数据进行数据融合的具体过程为：

将采集的数据，建立协方差矩阵，并求出协方差矩阵的特征值，并按从大到小排列；

根据事先设定的阈值和来选取前k个特征值，求出前k大的特征值对应的特征向量；

根据建立的特征向量，把n维的特征矢量转化为一个k维的特征矢量；

所述吸土口中含有碎土片，在土壤处理模块中含有土壤振荡器、加料器和启负压调节装置，土壤信息预处理模块中含有土壤信息接收器、土壤信息预处理、土壤信息分析，控制模块包括信息收发器、处理器、无线装置。

2.如权利要求1所述的森林生态保护用的修复设备，其特征在于，所述空中信息采集模块和地面信息采集处理模块均通过预先封装，对外只留一个无线接收的接口，通过总控制室输入相关的指令进行控制森林修复设备的正常工作。

3.如权利要求1所述的森林生态保护用的修复设备，其特征在于，所述将获取的图像进行分类处理，对森林进行区域划分，具体包括：

利用经过训练的图像分类模型对获取的图像进行分类处理；

基于图像中像素灰度的变化量，将分类后的图像划分为多个识别区域；

根据识别区域的所有像素的灰度值，计算识别区域中所有像素的整体梯度幅值；

根据识别区域中的所有像素的整体梯度幅值的出现次数，获取识别区域的所有像素的整体梯度幅值的至少一个出现次数极值区域；

根据出现次数极值区域确定图像的森林区域边界，以便对森林进行面积计算。