(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 202211195518.6 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 贵州师范学院 地址 550018 贵州省贵阳市乌当区高新路 115号 申请人 贵州瓮安鑫产园茶业有限公司 (72)发明人 桑海伟　张艳　黄红缨　余雄　 王桥　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 陈友 (51)Int.Cl. A01G 17/00(2006.01) B64C 39/02(2006.01) H04N 7/18(2006.01)A01C 21/00(2006.01) A01M 7/00(2006.01) (54)发明名称 基于无人机的茶园茶树病变与长势监测方 法 (57)摘要 本发明提供了基于无人机的茶园茶树病变 与长势监测方法， 其利用无人机对茶园进行飞行 巡查拍摄， 得到茶树影像； 分析茶树影像， 得到茶 树不同树体部分画面， 以此确定茶树的长势状态 信息和病变状态信息； 根据长势 状态信息对茶树 进行第一标记处理， 以此指示无人机对相应的茶 树进行定点施肥操作； 根据病变状态信息， 对茶 树进行第二标记处理， 以此指示无人机对相应的 茶树进行定点喷药操作， 其利用无人机对茶园进 行巡查拍摄， 能够在短时间内获得大面积茶树的 实时影像， 还能从实时影像中对每个 茶树进行专 门识别分析， 确定其病变和长势情况， 从而便于 无人机有针对性地每个茶树单独进行相应的养 护操作， 有效保证茶树的正常健康生长 。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 115443845 A 2022.12.09 CN 115443845 A 1.基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于， 其包括如下步骤： 步骤S1， 获取无人机在飞行过程中与茶树之间的相对位置信息， 根据所述相对位置信 息， 调整所述无人机的飞行参数； 并在无人机飞行过程中， 根据无人机的飞行姿态， 调整所 述无人机的拍摄动作参数； 步骤S2， 从无人机拍摄得到的茶树影像中提取得到茶树的不同树体部分画面， 对每个 树体部分画面进行分析处 理， 得到所述茶树的长势状态信息和病变 状态信息； 步骤S3， 根据所述长势状态信息， 对所述茶树进行第 一标记处理； 根据所述第一标记处 理的结果， 指示无 人机对相应的茶树进行定点施肥操作； 步骤S4， 根据所述病变状态信息， 对所述茶树进行第 二标记处理； 根据所述第二标记处 理的结果， 指示无 人机对相应的茶树进行定点喷药操作。 2.如权利要求1所述的基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于： 在所述步骤S1中， 获取无人机在飞行过程中与茶树之间的相对位置信息， 根据所述相 对位置信息， 调整所述无人机的飞行参数具体包括： 指示安装在无人机的红外测距设备在 无人机飞行过程中， 对无人机下方的茶树进行测距操作， 以此获得无人机与茶树之间的相 对距离信息； 根据所述相对距离信息， 调整无人机的飞行高度和/或飞行路径方向， 从而使 得无人机在飞行过程中与茶树的相对距离值大于预设距离阈值以及无人机的飞行路径与 每排茶树所在的直线平行。 3.如权利要求2所述的基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于： 在所述步骤S2中， 根据所述相对距离信息， 调整无人机的飞行路径方向， 使得无人机的 飞行路径与每排茶树所在的直线平行具体包括： 先在拍摄得到的一排茶树的两个边缘侧选 取多个茶树定位点， 根据两个边缘侧选取多个茶树定位点， 得到茶树两个边缘侧的综合方 向向量； 根据茶树两个边缘侧的综合方向向量， 判断无人机当前飞行路径的偏移方向； 再根 据无人机当前飞行路径的偏移方向， 从茶树两个边缘侧的综合方向向量选择出目标向量， 以此得到无人机飞行路径的飞行方向调整角度， 从而使得无人机的飞行路径与每排茶树所 在的直线平行， 其具体包括： 步骤S101， 利用下面公式(1)， 根据两个边缘侧选取多个茶树定位点， 得到茶树两个边 缘侧的综合方向 向量， 在上述公式(1)中， [x(1),y(1)]表示茶树左边缘侧的综合方向向量； [x(2),y(2)]表示 茶树右边缘侧的综合方向向量； [X(1_a),Y(1_a)]表示茶树左边缘侧的第a个茶树定位点坐 标； [X(2_a),Y(2_a)]表 示茶树右边缘侧的第a个茶树定位点坐标； n表示茶树任一边缘侧选 取的茶树定位 点总个数； 步骤S102， 利用下面公式(2)， 根据茶树两个边缘侧的综合方向向量， 判断无人机当前 飞行路径的偏移方向， 在上述公式(2)中， K表示当前飞行路径的偏移方向值； (0,1)表示向量(0,1)；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115443845 A 2表示向量(0,1)与向量[ x(1),y(1)]和[ x(2),y (2)]之间的位置关系值， 若向量(0,1)在向量[x(1),y(1)]和[x(2),y(2)]中间包括与两个 向量重叠， 则所述位置关系值为0， 若向量(0,1)在向量[ x(1),y(1)]和[ x(2),y(2)]右侧， 则 所述位置关系值为1， 若向量(0,1)在向量[x(1),y(1)]和[x(2),y(2)]左侧， 则所述位置关 系值为2； 若K＝0， 则表示无 人机当前飞行路径的偏移方向未偏移； 若K＝1， 则表示无人机当前飞行路径的偏移方向为右偏离， 此时需要控制无人机飞行 路径向左调控； 若K＝2， 则无人机当前飞行路径 的偏移方向为左偏离， 此时需要控制无人机飞行路径 向右调控； 步骤S103， 利用下面公式(3)， 根据无人机当前飞行路径的偏移方向， 从茶树两个边缘 侧的综合方向 向量选择 出目标向量， 以此 得到无人机飞行路径的飞行 方向调整角度， 在上述公式(3)中， θ表示无人机的飞行路径的飞行方向调整角度； [x(K),y(K)]表示将 当前K的值代入到上述公式(1)内得到的向量； ∠{[x(K),y(K)],(0,1)}表示求取向量[x (K),y(K)]和向量(0,1)之间的夹角。 4.如权利要求2所述的基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于： 在所述步骤S1中， 在无人机飞行过程中， 根据无人机的飞行姿态， 调整所述无人机的拍 摄动作参数 具体包括： 在无人机飞行过程中， 指示安装在无人机的三轴加速度传感器采集无人机的飞行姿 态， 并从所述飞行姿态中提取 得到无人机的飞行偏航角和飞行 俯仰角； 根据所述飞行偏航角， 调整无 人机的摄 像头在水平面上的拍摄视场角范围； 根据所述飞行俯仰角， 调 整无人机的摄像头在与 所述水平面垂直并且与无人机自身长 度方向平行的竖直 面上的拍摄视场角范围。 5.如权利要求 4所述的基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于： 在所述步骤S2中， 从无人机拍摄得到的茶树影像中提取得到茶树的不同树体部分画 面， 对每个树体部分画面进行分析处理， 得到所述茶树的长势状态信息和病变状态信息具 体包括： 提取无人机拍摄得到的茶树影像的影像轮廓信息， 根据所述影像轮廓信息， 确定茶树 的树干部分与树冠部分各自的边缘轮廓信息； 根据所述边缘轮廓信息， 从所述茶树影像中 提取得到茶树 树干部分画面和茶树 树冠部分画面； 对所述茶树树干部分画面和所述茶树树冠部分画面进行分析处理， 得到所述茶树的长 势状态信息和病变 状态信息 。 6.如权利要求5所述的基于无 人机的茶园茶树病变与长势监测方法， 其特 征在于： 在所述步骤S2中， 对所述茶树树干部分画面和所述茶树树冠部分画面进行分析处理， 得到所述茶树的长势状态信息和病变状态信息具体包括： 从所述茶树树干部分画面中提取 得到茶树树干表面的纹理特征信息， 根据所述纹理特征信息， 确定茶树树干的树皮病变区权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115443845 A 3