水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法及系统与流程

[0001]
本发明涉及一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法及系统。


背景技术：

[0002]
水稻直播就是不进行育秧、移栽而直接将种子播于大田的一种栽培方式。大面积水稻直播可节省大量劳力，缓解劳力季节性紧张的矛盾，对实现水稻生产的轻型化、专业化、规模化有着重要的意义，具有广阔的推广前景。但是由于水稻前期种子裸露在地面上，易遭受鸟害影响，特别是随着人们对自然生态环境保护意识的加强，鸟类的繁衍数量逐渐增多，传统放置药物驱赶鸟类的方式不安全且效果差，因此探索一种水稻直播栽培高效、无害的驱鸟方法已成为水稻直播中急需解决的问题。


技术实现要素：

[0003]
针对上述问题，一方面，本发明提供一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法，该水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法通过播放目标鸟类的天敌的声音将目标鸟类驱赶，从而实现生态驱鸟，且不受天气变化的影响，将将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类完全驱除。
[0004]
一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法，包括以下步骤：
[0005]
s01,收集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的信息；
[0006]
s02,将s01收集的信息传送到地面的控制模块；
[0007]
s03,控制模块将该信息与图像数据库中的数据进行比对辨识目标鸟类，从声音数据库提取与该目标鸟类为天敌的鸟类的声音；
[0008]
s04,将提取出的天敌的鸟类的声音传送到大面积水稻直播的大田中相应的扬声模块将天敌的鸟类的声音播放，从而将目标鸟类隔离或驱赶出大面积水稻直播的大田。
[0009]
可选地，所述s01进行鸟类信息收集时，还包括以下步骤：
[0010]
s011，拍摄将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像。
[0011]
可选地，所述拍摄将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像的过程为：发射毫米波辐射信号，将毫米波辐射信号转换为圆极化波后向目标鸟类辐射，接收目标鸟类反射回来的回波信号，然后将该回波信号传送到地面的控制模块。
[0012]
由于采用毫米波成像技术，由于毫米波的频谱的波长长与红外短于微波，与微波相比，角分辨率较高，与红外相比，比红外更不易受到气候条件的影响，适合大雾等天气图像采集，因此在天气较为恶劣的情况下也能采集到清晰地图像，更因将信号转换为圆极化波后辐射，进一步提高了目标鸟类的辨识度。
[0013]
可选地，所述s01进行鸟类信息收集时，还包括以下步骤：
[0014]
s012，获取将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置信息；或/和
[0015]
s013，采集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的发出的声
音。
[0016]
可选地，所述s013中，声音采集过程为：建立以目标鸟类的声源为中心的横波空间坐标系进行横波特征采样并进行处理分析后将信号传送到地面的控制模块。
[0017]
可选地，所述s03包括以下步骤：
[0018]
s031，将传输回地面的目标鸟类反射回来的回波信号进行解调，
[0019]
s032，解调后的回波信号进行成像处理并输出成像图像，
[0020]
s033，将成像处理模块输出的图像进行降噪处理，降噪处理后的图像划分成多个子图像；
[0021]
s034，提取每个子图像三维频谱的特征向量，对目标鸟类图像的上半身采用正方形结构元素进行形态学操作，对目标鸟类图像的的下半身采用长方形结构元素进行形态学操作后输出精准成像图像；
[0022]
s034，将精准成像图像后与图像数据库中的图像进行比对辨识出鸟类的具体种类、名称，然后从声音数据库中提取与该鸟类为天敌的鸟类或兽类的声音并与位置信息综合一起，根据该位置信息将天敌的声音信息到与该位置最接近的扬声器发生将鸟类驱离。
[0023]
一方面，本发明还提供一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统，包括目标信息收集模块、目标信息传送模块、控制模块、声音信息传送模块和若干扬声模块，目标信息收集模块安装在无人机上，控制模块安装在地面控制站，若干扬声模块均匀分布在大面积水稻直播的大田中，目标信息收集模块收集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的信息，目标信息传送模块将目标信息收集模块收集的信息传送到控制模块，控制模块将该信息与图像数据库中的数据进行比对辨识目标鸟类，从声音数据库提取与该目标鸟类为天敌的鸟类的声音，声音信息传送模块将提取出的天敌的鸟类的声音传送到相应的扬声模块将天敌的鸟类的声音播放，从而将目标鸟类隔离或驱赶出大面积水稻直播的大田。
[0024]
可选地，所述目标信息收集模块包括摄影模块，摄影模块包括毫米波辐射信号发射模块、目标鸟类辐射模块和接收天线模块，目标鸟类辐射模块包含左旋圆极化波天线单元，与毫米波辐射信号发射模块连接，将毫米波辐射信号转换为圆极化波后向目标鸟类辐射，接收天线模块用于接收目标鸟类反射回来的回波信号；接收天线模块的极化方向与目标鸟类辐射模块的极化方向一致。
[0025]
可选地，所述目标信息收集模块还包括位置模块和/或声音采集模块，位置模块用于获取将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置信息，声音采集模块用于采集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的发出的声音，位置模块和声音采集模块分别与目标信息传送模块连接；声音采集模块包括横波声场探测模块、横波采集模块和声音处理模块，横波声场探测模块建立以目标鸟类的声源为中心的横波空间坐标系进行横波特征采样，采样结果发送给横波采集模块，横波采集模块将获取的横波声场信息发送给声音处理模块，声音处理模块对接收的横波数字信号分析后将信号传送到地面的控制模块。
[0026]
可选地，所述控制模块包括解调模块、成像处理模块、降噪提取成像模块、图像数据库模块、图像比较模块、声音比较模块、声音数据库模块和执行模块；图像数据库模块为动态数据库，水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统还包括人工模块，当降噪提
取成像模块而来的图像与图像数据库模块比较，图像数据库模块中不存在目标鸟类的图像，则将该图像存储进图像数据库模块，同时通过执行模块调动人工模块，进行人工驱鸟，并在声音数据库模块中补充该鸟类的天敌的声音以便进行自动驱鸟；声音数据库模块为动态数据库，当从声音处理模块而来的声音经声音比较模块与声音数据库模块中的声音比较，当声音数据库模块中不存在该鸟类的声音时，将该鸟类的声音储存入声音数据库模块，该鸟类的声音用作后续当有与该鸟类为天敌的鸟类需要驱赶时可以从声音数据库模块进行驱赶。
[0027]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0028]
本发明通过播放目标鸟类的天敌的声音将目标鸟类驱赶，从而实现生态驱鸟，且不受天气变化的影响，将将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类完全驱除。
[0029]
本发明通过动态的图像数据库和声音数据库，本发明的水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统不断完善，驱鸟的有效率随时间越久，效果越好，且由于采用真实的声音驱除而非仿真的声音，有利于提高驱鸟的效果。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1是本发明整体原理框图示意图；
[0032]
图2是本发明目标信息收集模块原理框图；
[0033]
图3是本发明摄影模块原理框图示意图；
[0034]
图4是本发明声音采集模块原理框图示意图；
[0035]
图5是本发明控制模块原理框图示意图。
具体实施方式
[0036]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
[0038]
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除
了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0039]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0040]
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0041]
请参考图1-3，图1为本发明整体原理框图示意图，图2为图2是本发明目标信息收集模块原理框图，图3为本发明摄影模块原理框图示意图，图4为本发明声音采集模块原理框图示意图，图5为本发明控制模块原理框图示意图。
[0042]
一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法，包括如下步骤：
[0043]
s01,收集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的信息；
[0044]
s02,将s01收集的信息传送到地面的控制模块；
[0045]
s03,控制模块将该信息与图像数据库中的数据进行比对辨识目标鸟类，从声音数据库提取与该目标鸟类为天敌的鸟类的声音；
[0046]
s04,将提取出的天敌的鸟类的声音传送到大面积水稻直播的大田中相应的扬声模块将天敌的鸟类的声音播放，从而将目标鸟类隔离或驱赶出大面积水稻直播的大田。
[0047]
通过将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类传送到控制器并将该鸟类的天敌的声音播放将鸟类驱赶，从而进行生态驱鸟。
[0048]
本发明通过将控制模块及执行驱鸟的发声的设备均设置与无人机分离，大大减轻了无人机的承重负担，而且更有利于精准驱鸟。
[0049]
可选地，s01进行鸟类信息收集时，还包括s011：拍摄将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像。
[0050]
可选地，s011中，拍摄将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像的过程为：发射毫米波辐射信号，将毫米波辐射信号转换为圆极化波后向目标鸟类辐射，接收目标鸟类反射回来的回波信号，然后将该回波信号传送到地面的控制模块。
[0051]
本发明中，由于采用毫米波成像技术，由于毫米波的频谱的波长长与红外短于微波，与微波相比，角分辨率较高，与红外相比，比红外更不易受到气候条件的影响，适合大雾等天气图像采集，因此在天气较为恶劣的情况下也能采集到清晰地图像，更因将信号转换为圆极化波后辐射，进一步提高了目标鸟类的辨识度。
[0052]
可选地，s01进行鸟类信息收集时，至少还包括s012或s013中的一步，其中：
[0053]
s012为：获取将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置信息。通过精准获取将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置信息，并将该信息传送到控制器并使用与目标鸟类位置最临近的扬声器扬声，从而实现精准驱鸟。
[0054]
s013为：采集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的发出的声音并将该声音通过目标信息传送模块2传送到控制模块3。
[0055]
可选地，s013中，声音采集过程为：建立以目标鸟类的声源为中心的横波空间坐标系进行横波特征采样并进行处理分析后将信号传送到地面的控制模块。
[0056]
以声源为原点，建立坐标系，以探测横波震荡源方式进行声音采样并传输到地面。
[0057]
可选地，s03的过程为：
[0058]
s031，将传输回地面的目标鸟类反射回来的回波信号进行解调，
[0059]
s032，解调后的回波信号进行成像处理并输出成像图像，
[0060]
s033，将成像处理模块输出的图像进行降噪处理，降噪处理后的图像划分成多个子图像；
[0061]
s034，提取每个子图像三维频谱的特征向量，对目标鸟类图像的上半身采用正方形结构元素进行形态学操作，对目标鸟类图像的的下半身采用长方形结构元素进行形态学操作后输出精准成像图像；
[0062]
s034，将精准成像图像后与图像数据库中的图像进行比对辨识出鸟类的具体种类、名称，然后从声音数据库中提取与该鸟类为天敌的鸟类或兽类的声音并与位置信息综合一起，根据该位置信息将天敌的声音信息到与该位置最接近的扬声器发生将鸟类驱离。
[0063]
可选地，图像数据库为动态数据库，声音数据库为动态数据库。
[0064]
可选地，精准成像图像与图像数据库模块比较，图像数据库中不存在目标鸟类的图像，进行人工驱鸟。
[0065]
基于上述的水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的方法，本发明还提供一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统。
[0066]
一种水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统，包括目标信息收集模块1、目标信息传送模块2、控制模块3、声音信息传送模块4和若干扬声模块5，目标信息收集模块1安装在无人机上，控制模块3安装在地面控制站，若干扬声模块5均匀分布在大面积水稻直播的大田中，目标信息收集模块1收集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的信息，目标信息传送模块2将目标信息收集模块1收集的信息传送到控制模块3，控制模块3将该信息与图像数据库中的数据进行比对辨识目标鸟类，从声音数据库提取与该目标鸟类为天敌的鸟类的声音，声音信息传送模块4将提取出的天敌的鸟类的声音传送到相应的扬声模块5将天敌的鸟类的声音播放，从而将目标鸟类隔离或驱赶出大面积水稻直播的大田。
[0067]
可选地，目标信息收集模块1包括摄影模块12，摄影模块12用于拍摄将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像，摄影模块12与目标信息传送模块2连接。
[0068]
可选地，摄影模块12包括毫米波辐射信号发射模块121、目标鸟类辐射模块122和接收天线模块123，目标鸟类辐射模块122包含左旋圆极化波天线单元，与毫米波辐射信号发射模块121连接，将毫米波辐射信号转换为圆极化波后向目标鸟类辐射，接收天线模块123用于接收目标鸟类反射回来的回波信号；接收天线模块123的极化方向与目标鸟类辐射模块122的极化方向一致。
[0069]
可选地，目标信息收集模块1还包括位置模块11和/或声音采集模块13，位置模块11用于获取将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置信息，声音采集模块13用于采集将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的发出的声音，位置模块11和声音采集模块13分别与目标信息传送模块2连接。
[0070]
位置模块11收集的将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的位置经目标信息传送模块2传送到控制模块3，摄影模块12拍摄的将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的图像信息经目标信息传送模块2传送到控制模块3，声音采集模块13采集的将要进入或已经进入大面积水稻直播的大田区域的鸟类的声音信息经目标信息传送模块2传送到控制模块3。
[0071]
可选地，声音采集模块13包括横波声场探测模块131、横波采集模块132和声音处理模块133，横波声场探测模块131建立以目标鸟类的声源为中心的横波空间坐标系进行横波特征采样，采样结果发送给横波采集模块132，横波采集模块132将获取的横波声场信息发送给声音处理模块133，声音处理模块133对接收的横波数字信号分析后将信号传送到地面的控制模块。
[0072]
可选地，控制模块3包括解调模块31、成像处理模块32、降噪提取成像模块33、图像数据库模块34、图像比较模块35、声音比较模块38、声音数据库模块37和执行模块36。解调模块31用于将传输回地面的目标鸟类反射回来的回波信号进行解调，成像处理模块32与解调模块31连接，用于对解调后的回波信号进行成像处理并输出成像图像，将成像处理模块输出的图像进行降噪处理，降噪处理后的图像划分成多个子图像；降噪提取成像模块33提取每个子图像三维频谱的特征向量，对目标鸟类图像的上半身采用正方形结构元素进行形态学操作，对目标鸟类图像的的下半身采用长方形结构元素进行形态学操作后输出精准成像图像到图像比较模块35，图像比较模块35接收到精准成像图像后与图像数据库模块34中的图像进行比对辨识出鸟类的具体种类、名称，然后从声音数据库模块37中提取与该鸟类为天敌的鸟类或兽类的声音输送到执行模块36，执行模块36接收到该信息并与从位置模块11而来的位置信息综合一起，根据该位置信息将天敌的声音信息产生到与该位置最接近的扬声器5处，扬声器5发生，将鸟类驱离。
[0073]
可选地，图像数据库模块34为动态数据库，水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统还包括人工模块6，当降噪提取成像模块33而来的图像与图像数据库模块34比较，图像数据库模块34中不存在目标鸟类的图像，则将该图像存储进图像数据库模块34，同时通过执行模块36调动人工模块6，进行人工驱鸟，并在声音数据库模块37中补充该鸟类的天敌的声音以便进行自动驱鸟。
[0074]
可选地，声音数据库模块37为动态数据库，当从声音处理模块133而来的声音经声音比较模块38与声音数据库模块37中的声音比较，当声音数据库模块37中不存在该鸟类的声音时，将该鸟类的声音储存入声音数据库模块37，该鸟类的声音用作后续当有与该鸟类为天敌的鸟类需要驱赶时可以从声音数据库模块37进行驱赶。
[0075]
通过动态的图像数据库模块34和声音数据库模块37，本发明的水稻直播栽培中农用无人机生态驱赶鸟类的系统不断完善，驱鸟的有效率随时间越久，效果越好，且由于采用真实的声音驱除而非仿真的声音，有利于提高驱鸟的效果。
[0076]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。