草原资源智能监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于监测系统领域，主要用于草原资源智能监测监测系统。
【背景技术】
[0002]草原是自然生态系统的重要组成部分，是人类诞生的摇篮，是我们绿色的栖息地，是人类文明的重要载体。内蒙古自治区有草原面积13亿亩，占全区土地总面积的67%。内蒙古草原作为一道绿色生态屏障，对维护三北地区的生态环境具有不可替代的作用，天然草原对调节气候、涵养水源、防风固沙、防止水土流失、美化环境以及保持生物多样性方面具有重要的作用。人工监测方式每年的信息采集均需投入大量的人力、物力资源，而且资源信息采集周期长，后期数据人工处理烦琐且工作量巨大，针对以上问题设计了草原资源智能监测系统。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于解决人工监测方式每年的信息采集均需投入大量的人力、物力资源，而且资源信息采集周期长以及后期数据人工处理烦琐且工作量巨大的问题，提供一种草原资源智能检测系统。
[0004]本发明的具体技术方案如下:
[0005]草原资源智能监测系统包括包括基础数据建模模块、3D标定模块、图像同步采集及传输模块、图像分析模块、3D虚拟作物生长显示模块、数据库系统模块。基础数据建模模块事先采集监测区主要几种牧草的综合信息，进行基础数据建模工作，建立3D数据模型，为后期采集和处理数据比对提供基础依据；3D标定模块进行3D标定，标定结果数据用于3D数据合成，测量左右视觉相机的参数，形成标定文件，用于后续植物参数的测量；图像同步采集及传输模块根据设定采集周期，由现场工控机控制两个高清数码相机进行图像的同步采集2D数据，通过图像分包、续传程序，控制图片支持断点续传、通过网络将图像传输到图像分析模块以供图像分析模块处理；图像分析模块将两个2D数据，结合3D标定数据，合成为3D数据即3D图片。对两路2D图像分别进行处理，根据颜色和形状与数据库中的预先建模数据进行比对，判断植物的种类，通过图像分析模块对图片的分析处理得到的3D数据后，得到监测需要的各种基础数据，包括植物的种类、高度、盖度、株从径等参数监测结果；3D虚拟作物生产显示模块利用3D数据，进行植物的虚拟建模和显示，模拟植物的生长过程以及根据植物的颜色等判断植物是否缺水、缺肥等综合信息监测结果。为方便需要时快捷的进行查询所有采集的数据、分析处理结果、监测结果，用于存储确保数据的安全存储。
[0006]上述方案中图像同步采集及传输模块包括信息自动采集装置和无线电传输装置，信息自动采集装置包括现场服务器、主控机、数码相机、电源系统，服务器、主控机、数码相机依次相连。为保护信息自动采集装置，在装置上加装避雷系统。为可防止雨水和大的沙尘，将相机固定在不锈钢柜内，将主控机安装在主控机柜中。由于草原冬天温度较低，在主控机柜中铺设保温层，以保证工控机能可靠工作。3D标定模块包括3D标定杆与图像采集及传输模块共用的现场服务器、工控机、高清数码相机、电源系统。该技术方案的工作过程为:电源系统的供电下，现场服务器发出指令通过工控机控制两个高清数码相机同时拍照，拍下2D相片数据，并通过3D标定杆，拍下3D标定数据，并通过分包续传的方式定通过无线电传输系统将数据传送给图像分析模块进行分析处理。
[0007]本发明的有益效果是实现了自动采集草原资源信息、对采集的信息进行处理分析、为草原资源的合理开发利用提供技术支持。
【附图说明】
[0008]图1为草原资源智能监测系统模块工作流程图；
[0009]图2为信息自动采集装置示意图；
[0010]图3为3D标定装置结构示意图。
[0011]上述附图中，1为数码相机，2为避雷系统，3为太阳能供电系统，4为主控机，5为服务器，6为主控机柜，7为保温材料，8为固定安装底座，9为架设支撑竿，10为不锈钢柜。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实例对本发明做出详细说明。
[0013]如图1所示，软件系统包括基础数据建模模块、3D标定模块、图像同步采集及传输模块、图像分析模块、3D虚拟作物生产显示模块、数据库系统模块。其工作流程为:图像同步采集及传输模块采集2D图像数据，3D标定模块标定3D标定数据，2D图像数据和3D标定数据在图像分析模块中共同生成3D数据，将这些3D数据与基础数据建模模块中的数据进行分析对比，得到植物的种类、高度、盖度、株从径等参数等检测结果，计算所需要的各种参数，判定监测区的牧草种类及计算草原生产力；同时将3D数据在3D虚拟作物生产显示模块中生成作植物的3D虚拟影像，根据植物的3D虚拟影像，模拟植物的成长过程及根据植物的颜色等判断植物是否缺水、缺肥等监测结果。同时将整个过程中产生的2D图像数据、3D标定数据、3D图像、3D虚拟影像、监测结果等信息数据保存到数据库系统模块。
[0014]图2为基础数据建模模块中的信息自动采集装置，自动采集装置包括两台数码相机1、避雷系统2、太阳能供电系统3、主控机4，服务器5，主控机柜6，保温材料7、固定底座8，架设支撑竿9，不锈钢柜10。避雷系统2设置在固定底座8顶部，太阳能供电系统安装3安装在固定底座8上部，架设支撑竿9也固定在固定底座8上部，两台高清相机分别安装在不锈钢柜10中，不锈钢柜10固定安装在固定底座8上，主控机4固定在固定底座8下部的主控机柜中5，主控机柜5中设置保温材料7，服务器5安装草原监测室室内。
[0015]信息自动采集装置的工作过程为通过服务器5设定采集周期发送命令信号，主控机4接到命令信号后控制两台数码相机1拍照，监测lm2区域内植物综合信息，将2D照片数据通过无线电传输系统GPRS网络发送到图像分析模块以供分析。
[0016]如图3所示为3D标定装置示意图，主控机4接到命令信号后两台数码相机1进行拍照，进行3D标定，标定结果数据用于3D数据合成，测量左右视觉数码相机1的参数，形成标定文件，用于后续植物参数的测量，将3D标定数据过无线电传输系统GPRS网络发送到图像分析模块以供分析。
【主权项】
1.一种草原资源智能监测系统，其特征在于:包括基础数据建模模块、3D标定模块、图像同步采集及传输模块、图像分析模块、3D虚拟作物生长显示模块、数据库系统模块；基础数据建模模块事先采集监测区主要几种牧草的综合信息，进行基础数据建模工作，建立3D数据模型，为后期采集和处理数据比对提供基础依据；3D标定模块进行3D标定，标定结果数据用于3D数据合成，测量左右视觉相机的参数，形成标定文件，用于后续植物参数的测量；图像同步采集及传输模块根据设定采集周期，由现场工控机控制两个高清数码相机进行图像的同步采集2D数据，通过图像分包、续传程序，控制图片支持断点续传、通过网络将图像传输到图像分析模块以供图像分析模块处理；图像分析模块将两个2D数据，结合3D标定数据，合成为3D数据即3D图片；对两路2D图像分别进行处理，根据颜色和形状与数据库中的预先建模数据进行比对，判断植物的种类，通过图像分析模块对图片的分析处理得到的3D数据后，得到监测需要的各种基础数据，包括植物的种类、高度、盖度、株从径等监测结果；3D虚拟作物生产显示模块利用3D数据，进行植物的虚拟建模和显示，模拟植物的生长过程以及根据植物的颜色等判断植物是否缺水、缺肥等综合信息监测结果。2.根据权利要求1所述的草原智能监测系统，其特征在于:还包括数据库系统模块，用于存储所有采集数据、分析结果以及监测结果，确保数据的安全存储。3.根据权利要求2所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的图像分析模块包括信息自动采集装置，信息自动采集装置包括包括现场服务器、主控机、数码相机、电源系统，其中服务器、主控机、数码相机依次相互相连。4.根据权利要求3所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的信息自动采集装置包括避雷系统。5.根据权利要求3所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的电源系统采用太阳能供电系统。6.根据权利要求2所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的数码相机固定在不锈钢柜内，用于防雨水和沙尘。7.根据权利要求2所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的主控机安装在主控机柜内，用于防雨水和沙尘。8.根据权利要求7所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的主控机内柜填充保温材料。9.根据权利要求2所述的草原智能监测系统，其特征在于:所述的同步采集及传输模块生成的数据图像通过GPRS网络方式进行传输给图像分析模块。
【专利摘要】本发明提供一种草原资源智能监测系统，旨在解决人工监测方式每年的信息采集均需投入大量的人力、物力资源，而且资源信息采集周期长以及后期数据人工处理烦琐且工作量巨大的问题，提供一种自动采集草原资源信息、对采集的信息进行处理分析的草原资源智能检测系统。包括基础数据建模模块、3D标定模块、图像同步采集及传输模块、图像分析模块、3D虚拟作物生长显示模块、数据库系统模块。图像同步采集及传输模和3D标定模块负责并发送采集草原2D图片数据和3D标定数据，图像分析模块负责处理分析数据后生成3D数据，结合基础数据建模模块分析得到监测结果。3D虚拟作物生长显示模块将3D图片进行虚拟建模，建模分析后得到监测结果。
【IPC分类】G06T7/00, G05B19/418
【公开号】CN105373088
【申请号】CN201410449451
【发明人】赵亚军, 胡剑, 吴建华, 刘洁瑛
【申请人】内蒙航天动力机械测试所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年8月31日