(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211215103.0 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 云南省烟草公司昆明市公司 地址 650000 云南省昆明市盘龙区北京路 523号 申请人 北京航空航天大 学云南创新研究院 (72)发明人 王挥华　詹莜国　王志江　李明波　 李龙　赵鸣　杨荣辉　吕明站　 李莫飞　刘彭轩　 (74)专利代理 机构 成都市鼎宏恒业知识产权代 理事务所(特殊普通合伙) 51248 专利代理师 张勋 (51)Int.Cl. G01J 5/48(2006.01)G06T 7/00(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 7/90(2017.01) (54)发明名称 基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提 取方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于无人机热红外遥感 影像的烟株温度提取方法， 包括以下步骤： 步骤 S1： 采用无人机挂载热红外相机， 获取烟田热红 外遥感图； 步骤S2： 地面温度数据采集矫正及像 素标记； 步骤S3： 去除烟田热红外遥感影像图背 景； 步骤S4： 建立灰度值 ‑温度函数关系； 步骤S5： 提取烟田热红外遥感影像图温度。 该方法采用 HSV颜色模型快速去除土壤、 地膜等背景信息， 得 到清晰、 完整的烟草植株热红外遥感图， 再通过 线性数据 拟合的方法建立一个 反映灰度值 ‑温度 变化规律的拟合函数。 该方法能够实现通过对烟 田热红外遥感图中烟株区域像素灰度值的提取 进而转换为烟株冠层温度， 处 理方法简单有效。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115541032 A 2022.12.30 CN 115541032 A 1.一种基于无 人机热红外 遥感影像的烟株温度提取 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 采用无 人机挂载 热红外相机， 获取烟田热红外 遥感图； 步骤S2： 在无人机飞行采集数据的同时测定辐射定标板温度、 测量现场水温， 分别测定 不同时间段辐射定标板四块区域温度、 部 分烟株表面温度、 测量现场水温数据， 统计同一测 量时间、 同一测量位置的测 量温度结果得到测温结果数据， 对测温结果数据校正后得到温 度数据， 建立烟田热红外 遥感图灰度值与温度值之间的关系； 步骤S3： 采用HSV颜色模型处理烟田热红外遥感图得到背景区域掩膜叠加图， 通过掩膜 叠加、 高斯滤波、 手动框 选等步骤， 得到去 背景烟田热红外 遥感影像图； 步骤S41： 根据烟 田热红外遥感图灰度值与温度值之间的关系， 建立灰度值 ‑温度转换 关系， 在烟田热 红外遥感影像图中提取辐射定标板温度、 水温测定区域的测温区域灰度值， 在步骤3中得到的去背景烟田热红外遥感影像图中提取测温烟株对应图像区域的烟株像素 灰度值； 步骤S42： 线性拟合测 温结果数据与测 温区域灰度值， 得到灰度值x ‑温度y转换拟合函 数y＝ax+b(4)； 步骤S5： 获取去背景烟田热红外遥感图中待测温烟株区域的灰度值x代入步骤S42中所 得灰度值‑温度的线性拟合 函数， 得到待测温烟株区域的温度y， 得到待测的烟株冠层温度。 2.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S1包括以下步骤： 步骤S11： 获取待提取烟田的多个单张热成像数据然后通过数据拼图软件对数据进行 拼接， 获取完整的烟田热红外 遥感影像； 步骤S12： 采用图像处理对所得烟田热红外遥感影像进行反色处理得到烟田热红外遥 感图。 3.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S2中测定辐射定标板温度、 测量现场水温步骤 包括以下步骤： 步骤S21： 测温时， 手持测温仪与被测物体间距保持在15～25cm， 手持测温仪出射光与 测量点所处水平面呈45 °方向进行测量。 4.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S2中测温结果数据校正包括以下步骤： 步骤S22： 在烟田热红外 遥感影像图中标 出辐射定标板、 烟株、 水温的测温区域； 步骤S23： 将图中同一测温点的温度按数值从小到大排列后， 剔除温度排序数据中前 5％的数据和后5％的数据， 得到初步数据； 步骤S24： 对初步数据求平均值， 得到测量点的辐射定标板、 烟株和水的平均温度作为 温度数据。 5.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S3包括以下步骤： 步骤S31： 对烟田热红外 遥感图进行模型转换， 得到模型转换图； 步骤S32： 通过HSV颜色模型获取模型转换图中背景区域的H色相分量、 S饱和度分量、 V 亮度分量以及 烟株区域的H色相分量、 S饱和度分量、 V亮度分量， 所 得H、 S、 V均满足 公式(1)：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115541032 A 2步骤S33： 根据公式(1)调整烟田热红外 遥感影像图中的S分量， 得到烟田背景掩膜图； 步骤S34： 在烟田热红外遥感图像上叠加烟田背景掩膜图， 当烟田热红外遥感图像与烟 田背景掩膜图具有相同尺寸时， 定义图片1为第一个输入数组src1， 图片2为第二个输入数 组src2， dst 为与输入 数组大小相同的输出数 组， 其中所有元素的默认 值为0， 即为黑色遮罩 图片， mask 为可选操作码， 则有： 在mask(I)≠ 0的区域即掩膜图像白色区域， 显示烟田热红外 遥感图中对应区域； 在mask(I)＝0的区域即掩膜图像黑色区域， 遮挡烟田热红外遥感图中对应区域， 得到 去除背景图； 步骤S35： 对去除背景图进行高斯滤波； 步骤S36： 定义输入图像为S(u,v)， 通过二维高斯函数处理后得到G(u,v)， 用一个模板 扫描图像中的每一个像素， 确定邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的 值， 公式为： 其中， σ 为方差， (u,v)为像素的模板坐标； 得到烟田热红外 遥感影像HSV蒙版图； 步骤S37： 利用手动框选的方式去除多余土壤背景信息， 得到去背景后烟田热红外遥感 影像图。 6.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S4包括： 对所 得环境像素 灰度值、 烟株 像素灰度值进行去极值处 理； 去极值处 理包括以下步骤： ①框选出测温仪测温对象所对应的区域； ②对框选区域的像素 灰度值进行统计并按照从小到大的顺序进行排列； ③去除像素 灰度值数据中前后5％数据； ④并求其像素平均值， 得到测温区域对应的像素 灰度平均值。 7.根据权利要求1所述的基于无人机热红外遥感影像的烟株温度提取方法， 其特征在 于， 步骤S42： 线性拟合测温结果数据与环境像素 灰度值包括以下步骤： ①设灰度值x ‑温度y的拟合 函数为： y＝ax+b             (4) 假设第k个点的坐标(xk， yk)恰好满足式(4)即 a+bxk＝yk          (5) ②假设第k个点的数据不满足式(4)， 则第k个点的坐标满足|a+bxk‑yk|的残差， 所有点 处的总误差是：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115541032 A 3