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無人機(jī)整機(jī)
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無人機(jī)服務(wù)
設(shè)備與工具農(nóng)業(yè)領(lǐng)域是快速發(fā)展的無人機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的試驗(yàn)平臺(tái)，這些技術(shù)正迅速成為高效精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和植物表型不可或缺的工具。利用無人機(jī)多光譜相機(jī)拍攝的航空圖像，專家可以快速獲得有用信息，如植物高度、葉綠素和氮含量，以及植物病害的存在和程度。
然而，盡管無人機(jī)應(yīng)用潛力巨大，但仍存在一些瓶頸限制了其效率和準(zhǔn)確性。由于設(shè)備依賴小型電池作為能源，無人機(jī)的自主性很低，充電或電池更換所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)嚴(yán)重阻礙其在足夠大的區(qū)域的數(shù)據(jù)“吞吐量”。目前，這個(gè)問題只能以犧牲目標(biāo)表面的空間分辨率或三維重建質(zhì)量為代價(jià)來解決。
為了打破這種困局，來自法國國家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院和HIPHEN公司的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的圖像采集策略。相關(guān)論文發(fā)表于《植物表型學(xué)》。
研究人員在同一無人機(jī)上安裝至少兩個(gè)不同焦距的攝像機(jī)。通過使用適當(dāng)?shù)膱D像處理算法，他們成功對(duì)來自不同光譜波段的圖像進(jìn)行了配準(zhǔn)（對(duì)齊和調(diào)整），包括使用不同焦距和略微不同角度拍攝的圖像。反過來，這使他們能夠生成土壤和作物的三維密集點(diǎn)云，然后利用它創(chuàng)建整個(gè)田地的“正射影像”（一種幾何校正為統(tǒng)一比例的航空照片），并提取植物高度。
使用這種具有兩種不同焦距的“雙波長配置”，好處是多方面的。首先，在給定的最小空間分辨率和預(yù)定重疊情況下，覆蓋整個(gè)目標(biāo)區(qū)域所需的圖像量基本上減半。因此，不僅飛行時(shí)間，處理時(shí)間也至少減少了一半。
此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，“雙波長配置”方法在地理參考或?qū)⒑娇照掌膬?nèi)部坐標(biāo)與物理空間中的相應(yīng)坐標(biāo)進(jìn)行映射方面，具有更好的效果?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，地理參考的最佳改進(jìn)處是Z維度，大約6厘米。”該研究通訊作者Wenjuan Li說，“這主要是因?yàn)榭梢蕴峁└蟮囊暯恰！?/p>
最后，這項(xiàng)研究還為如何有效利用多光譜相機(jī)進(jìn)行植物高度計(jì)算以及提高點(diǎn)云質(zhì)量，提供了有價(jià)值的見解。
該方法已經(jīng)應(yīng)用于表型鑒定和精確農(nóng)業(yè)的若干研究及工業(yè)項(xiàng)目中。隨著這些進(jìn)展的進(jìn)行，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)無人機(jī)未來在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中可能發(fā)揮的作用充滿希望。
“在保持良好精度的同時(shí)提高飛行效率是科學(xué)研究和工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問題。我們提出的‘雙波長配置’為未來相機(jī)、飛行軌跡設(shè)計(jì)以及簡化數(shù)據(jù)處理提供了潛在的指導(dǎo)?！盠i說，希望這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步完善，為航空精確農(nóng)業(yè)和植物表型分析帶來光明的前景。
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