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方案推薦|無(wú)人機(jī)高光譜，罌粟快速監(jiān)測(cè)方案

2024-04-08 10:27 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：青島東海創(chuàng)科 來(lái)源：青島東海創(chuàng)科
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眾所周知，在我國(guó)禁毒一直是重中之重。其中，罌粟是提取毒品鴉片的主要來(lái)源容易使用人成癮、慢性中毒，嚴(yán)重危害社會(huì)穩(wěn)定和公共安全。罌粟是在我國(guó)是明令禁止種植...

眾所周知，在我國(guó)禁毒一直是重中之重。其中，罌粟是提取毒品鴉片的主要來(lái)源容易使用人成癮、慢性中毒，嚴(yán)重危害社會(huì)穩(wěn)定和公共安全。罌粟是在我國(guó)是明令禁止種植的毒品原植物，不管非法種植的數(shù)量多少和目的如何都不允許，一律應(yīng)予強(qiáng)制鏟除。為了抵制毒品對(duì)于人類(lèi)的危害，每年公安有關(guān)部門(mén)都在積極行動(dòng)，實(shí)地拉網(wǎng)式偵查。在長(zhǎng)期禁毒執(zhí)法高壓態(tài)勢(shì)下，罌粟大面積非法種植已被有效遏制。但在我國(guó)部分鄉(xiāng)村或野外地區(qū)依然存在，公安部門(mén)的禁毒、執(zhí)法工作量較大。

罌粟植株與干擾物體

隨著行業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的發(fā)展，利用無(wú)人機(jī)在高空巡航和遙控地面端人工識(shí)別的的手段，可以克服傳統(tǒng)的人工踏勘費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及在一些人工難以進(jìn)入的閉塞區(qū)域造成遺漏檢測(cè)的弊端。然而，通過(guò)人工目視解譯無(wú)人機(jī)圖像的方法，效率和準(zhǔn)確性依然不高。在一些農(nóng)村地區(qū)，為了掩蓋罌粟植株，多數(shù)農(nóng)戶(hù)會(huì)將其種植在復(fù)雜區(qū)域，利用相似地物掩飾混淆視聽(tīng)。將其穿插混種在菜地，以蔥、蒜等外表相近的作物遮掩，或種植在房屋角落或荒廢院落中，人跡稀少，雜物堆放不易發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致人工識(shí)別困難。

目前，利用無(wú)人機(jī)圖像快速偵查非法罌粟植物已成為預(yù)防和打擊毒品種植犯罪的重要手段，有效輔助工作人員展開(kāi)罌粟巡檢作業(yè)，解決了傳統(tǒng)巡檢存在的一些弊端。

解決方案

罌粟的生長(zhǎng)可分為4個(gè)周期，分別為苗期40天，蕾期20天，花期20天和果期20天，其中花果期由于罌粟的花朵形狀獨(dú)特、色彩艷麗，因此在該時(shí)間段內(nèi)是罌粟巡查、鏟除的黃金時(shí)期。所以每到春夏季節(jié)，全國(guó)各地的民警都會(huì)把查罌粟作為一個(gè)重點(diǎn)任務(wù)，此時(shí)無(wú)人機(jī)高光譜的優(yōu)勢(shì)不可取代，探查區(qū)域大、效率高。

方案一：配置無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)搭載多光譜云臺(tái)相機(jī)以及可見(jiàn)光相機(jī)

（1）多光譜遙感系統(tǒng)適應(yīng)復(fù)雜的種植環(huán)境

（2）高辨率的可見(jiàn)光圖像能夠識(shí)別形態(tài)

（3）工智能算法保證精度

工作流程：

起飛前調(diào)試，將負(fù)載的多光譜、可見(jiàn)光相機(jī)安裝到無(wú)人機(jī)上，選擇工作模式；

操作無(wú)人機(jī)起飛，相對(duì)高度約60m，避開(kāi)電線(xiàn)、通訊塔等；

飛行過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)回傳、同步預(yù)覽，監(jiān)測(cè)罌粟植株；

數(shù)據(jù)采集完成，一鍵生成任務(wù)報(bào)告，輔助巡檢執(zhí)法。

方案二：無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)搭載高光譜云臺(tái)相機(jī)以及可見(jiàn)光相機(jī)

無(wú)人機(jī)高光譜的優(yōu)勢(shì)：

高光譜反映了高分辨率光學(xué)信息的特征，其利用很多很窄的電磁波波段（通常<10nm）從感興趣的物體獲取有關(guān)數(shù)據(jù)。高光譜圖像是由成像光譜儀獲取的，成像光譜儀為每個(gè)像元提供數(shù)十至數(shù)百個(gè)窄波段光譜信息，產(chǎn)生一條完整而連續(xù)的光譜曲線(xiàn)。它使本來(lái)在寬波段遙感中不可探測(cè)的物質(zhì)，在高光譜中能被探測(cè)。與無(wú)人機(jī)進(jìn)行結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高效大面積地物的高效監(jiān)測(cè)。

無(wú)人機(jī)高光譜具有以下特點(diǎn)：

（1）光譜特征多。成像光譜儀在可見(jiàn)光和近紅外光譜區(qū)內(nèi)有300個(gè)波段。

（2）光譜分辨率高。成像光譜儀采樣的間隔小，分辨率小于3nm。精細(xì)的光譜分辨率反映了地物光譜的細(xì)微特征。

（3）數(shù)據(jù)量豐富。隨著波段數(shù)的增加，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)增加。

（4）可提供空間域信息和光譜域信息，即“圖譜合一”，并且由成像光譜儀得到的光譜曲線(xiàn)可以與地面實(shí)測(cè)的同類(lèi)地物光譜曲線(xiàn)相類(lèi)比。

1. 與可見(jiàn)光結(jié)果相比

可見(jiàn)光圖像僅僅有紅綠藍(lán)（RGB）三個(gè)波段的光信息組成，在對(duì)罌粟識(shí)別時(shí)通過(guò)人工肉眼判讀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，效率低下且準(zhǔn)確度有限。而高光譜圖像結(jié)果具有300個(gè)波段的光信息，對(duì)于罌粟可以提取其專(zhuān)屬的波段特征，從而對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，同時(shí)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

2. 與多光譜結(jié)果相比

多光譜和高光譜的主要區(qū)別是波段的數(shù)量和窄度。多光譜圖像通常由10-30個(gè)波段的光信息組成，對(duì)于罌粟或其他地物的檢測(cè)特征有限，容易與其他地物的反射光譜混淆。在高光譜圖像中具有更高水平的光譜細(xì)節(jié)可以提供更好的植被區(qū)分能力，例如在檢測(cè)罌粟時(shí)，高光譜圖像可以有效區(qū)分罌粟與其他相似植物，提高準(zhǔn)確率。

（1）多光譜圖像通常是指以像素表示的10到30個(gè)波段， 每個(gè)波段可以通過(guò)使用遙感輻射計(jì)來(lái)獲取。

（2）高光譜圖像包含很窄的波段（<10 nm）， 高光譜圖像具有幾百個(gè)波段（如ATH9010有300個(gè)波段）。

活體的罌粟植株由于其特定的生理特征和結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)光線(xiàn)產(chǎn)生特定的反射率曲線(xiàn)，尤其在花果期階段，這種反射率光譜曲線(xiàn)與其他植被存在特定的差異。利用這一特性，可以通過(guò)以下技術(shù)路線(xiàn)實(shí)現(xiàn)罌粟植株的自動(dòng)識(shí)別。

罌粟植株反射率光譜曲線(xiàn)示意圖

（1）利用無(wú)人機(jī)高光譜采集樣本區(qū)域圖像，樣本區(qū)域中應(yīng)該包含罌粟苗期或花果期的生長(zhǎng)植株；

（2）在圖像處理軟件中人工標(biāo)記樣本圖像的罌粟植株區(qū)域，并區(qū)分苗期植株和花果期植株，制作成罌粟植株標(biāo)準(zhǔn)圖像，并存儲(chǔ)為罌粟植株數(shù)據(jù)庫(kù)，后期監(jiān)測(cè)中均可以使用；

（3）利用AI識(shí)別解譯軟件，將外業(yè)采集的圖像導(dǎo)入軟件中，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)方法和標(biāo)準(zhǔn)罌粟植株數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)采集的原始進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并自動(dòng)標(biāo)記出花果期或苗期的罌粟植株區(qū)域，最后結(jié)合人工目視圖像檢查，和實(shí)地檢查進(jìn)行鏟除。

罌粟植株無(wú)人機(jī)高光譜監(jiān)測(cè)技術(shù)流程

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春季正是罌粟排查的關(guān)鍵時(shí)期，我司擁有多年經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，如有需要?dú)g迎聯(lián)系！

青島東海創(chuàng)科創(chuàng)新技術(shù)有限公司是大疆行業(yè)及縱橫無(wú)人機(jī)山東省級(jí)代理商，致力于為政府各職能部門(mén)及社會(huì)各行業(yè)提供功能最強(qiáng)、需求最佳的無(wú)人機(jī)行業(yè)智慧解決方案。我們擁有豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)的售前團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年大量的業(yè)務(wù)累積和高效的溝通匯報(bào)，能夠快速找到客戶(hù)的需求痛點(diǎn)，設(shè)計(jì)出最符合客戶(hù)實(shí)際需求的解決方案并完美的執(zhí)行落地。目前公司經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)有:多旋翼無(wú)人機(jī)、垂起固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人機(jī)機(jī)場(chǎng)、無(wú)人機(jī)反制、無(wú)人機(jī)綜合指揮平臺(tái)、無(wú)人機(jī)駕照培訓(xùn)、定制車(chē)輛改裝等。

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