本發明屬于無人機航拍領域，尤其涉及一種基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法及系統。

背景技術：

最近這幾年，由于各種原因，漁業的健康發展遭到了威脅，其中最主要的兩個原因分別為水質的不合格因素和違禁漁具的大量使用，尤其是違禁漁具在近年來被使用的次數越來越多，這不僅使漁業資源損壞嚴重，而且會讓水域環境進一步惡化，擾亂正常的漁業生產規則，更會影響漁業社會的協調和發展。

為了解決上述技術問題，人們進行了長期的探索，中國專利公開了一種基于無人機的水質監測采樣裝置[申請號：cn201620481678.0]，包括水樣采集裝置和連接機構兩部分；所述的連接機構包括末端節桿和連接軸；末端節桿通過萬向節與下端的連接軸相連；所述的連接軸下端連接采集裝置，其中水樣采集裝置主要包括殼體、舵機、小微型水泵、取樣燒杯、塑料卡；所述的舵機固定在所述殼體的內側正中央，舵機的軸與一個圓盤固定連接；所述圓盤的下方偏心固定小微型水泵；在殼體下方的四個端部對稱固定四個塑料卡，取樣燒杯固定于塑料卡上；小微型水泵引出兩根水管，一根向下延伸，另一根向上彎折成型后末端置于取樣燒杯上方。

再如，一種基于無人機的大型水域水質監控采樣一體化系統[申請號：cn204758583u]，包括無人機、地面測控中心和手持移動終端，無人機搭載有空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質監測單元、空中測控中心和水樣采集單元，空中拍照單元、空中攝像單元、飛行控制單元、水質監測單元和水樣采集單元與空中測控中心相連，空中測控中心與地面測控中心通信連接，地面測控中心與手持移動終端通信連接。

上述兩個方案都采用了無人機技術對水質進行采樣監測，大大減少了人力投入，同時也提高了檢測效率，但是目前為止，違禁漁具監控方法仍然需要投入大量人力去主動監控，投入成本過高，而且執法人員精力有限，而有少數漁民因為經濟問題會抱有一些僥幸心理，具體表現為，在執法人員把違禁漁具清理后會再使用類似違禁漁具，然后又在執法人員不注意的情況下開始進行違規捕撈，不利于違禁情況的徹底根除。再者，在省際交界水域處，容易對違禁漁具和違規作業方式的處理上出現盲區，在水域交界處，大部分水域都是各自為政，而沿海的漁民就很容易利用這個盲點，采用違禁漁具進行違規的跨界作業方式。所以針對上述問題，急需一種高效，便捷的違禁漁具的識別檢測系統對違禁漁具進行監控。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述問題，提供一種基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法；

本方案的另一目的是提供一種基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的系統。

為達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：本發明的基于云平臺的語音信息共享方法包括以下步驟：

s1：數據采集：通過一設置于無人機上的圖像采集模塊對指定區域進行包括圖像信息的數據采集，并通過校正模塊對數據進行數據校驗之后通過無線模塊將數據傳于后端監控系統；

s2：數據分析與管理：通過一設置于后端監控系統的圖像增強處理模塊對接收到的圖像數據進行增強處理，同時通過數據管理模塊對采集到的數據進行分類和入庫，以及通過數據采集過程控制模塊對步驟s1中的數據采集過程進行航路設定與遠程管理；

s3：智能輔助決策：智能輔助決策：通過一圖像模式識別模塊在圖像信息數據中提取漁具的輪廓特征同時對輪廓特征進行標識，并通過違禁漁具判斷模塊根據數據庫的海量數據判斷該漁具是否為違禁漁具，

若該漁具為違禁漁具，則執行步驟s4；

s4：后端監控系統進行報警提示。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s1之前還包括：

在后端監控系統內錄入包括違禁漁具類型及其對應的工作模式信息的數據信息。

通過上述技術方案，本發明采用無人機系統進行偵測，投入低，效率高，不再時刻需要執法人員親自到實地去觀察是否有違禁的漁網，而且無人機飛行的高度高，觀察的范圍很大，節約了很多時間和精力。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s1中，控制無人機在指定區域內進行數據采集的方法如下：

通過一設置于無人機上的gps模塊根據后端監控系統設定的航路導航無人機從而使無人機在監控系統所設定的指定區域內進行數據采集。

通過上述技術方案，無人機根據后端監控系統的指令自動飛行，工作人員無需控制飛行器而只需要關心數據本身即可，大大減少了工作人員的精力投入。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s1中，所述的圖像采集模塊對指定區域通過光學圖像采集方式采集到圖像信息的數據。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s1中，通過校正模塊對數據進行數據校驗的方法包括：

取輸入圖像與經過低通濾波后的圖像的差值作為高通濾波的輸出對圖像進行空間域銳化處理。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s2中，對接收到的圖像數據進行增強處理包括以下步驟：

當發現明顯輪廓物時，首先提取外輪廓與內輪廓，通過曲線擬合方式進一步進行總體輪廓的降維處理得到增強輪廓。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法中，在步驟s3中，通過判斷增強輪廓是否符合違禁漁具工作模式來判斷該漁具是否為違禁漁具。

一種基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的系統，包括一無人機和與無人機通過無線模塊遠程通信連接的后端監控系統，所述的無人機包括光學信息采集單元，所述的光學信息采集單元包括圖像采集模塊、校正模塊、所述的后端監控系統包括數據庫分析與管理單元和智能輔助決策單元，其中，所述的數據庫分析與管理單元包括圖像增強處理模塊、數據采集過程控制模塊和數據管理模塊，所述的智能輔助決策單元包括圖像模式識別模塊和違禁漁具判斷模塊，且，所述的后端監控系統還包括報警單元。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的系統中，所述的無人機上還設置有通過無線模塊連接于后端監控系統且用于根據監控后端系統的指示導航無人機的gps模塊。

在上述的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的系統中，所述的后端監控系統還包括一連接有眼球識別模塊的顯示屏。

通過上述技術方案，眼球識別模塊能夠識別用戶是否正在看屏幕，并在確定用戶觀察屏幕的時候點亮顯示屏，當用戶不需要時自動滅屏，大大節省了顯示屏電池電量的消耗，延長電池的使用壽命。

本發明具有投入成本低，監測手段靈活，監測效率高等優點。

本發明還具有硬件構架簡單，自動化程度高等優點。

附圖說明

圖1是本發明提供的實施例一的流程圖；

圖2是本發明提供的實施例一的場景示意圖；

圖3是本發明提供的實施例二的系統結構框圖；

圖4是本發明提供的實施例二的體系架構圖；

圖5是本發明提供的實施例三的系統結構框圖。

圖中，無人機1；光學信息采集單元11；圖像采集模塊111；校正模塊112；gps模塊12；無線模塊2；后端監控系統3；數據庫分析與管理單元31；圖像增強處理模塊311；數據采集過程控制模塊312；數據管理模塊313；智能輔助決策單元32；圖像模式識別模塊321；違禁漁具判斷模塊322；報警單元33；顯示屏34；眼球識別模塊35；虛線部分4；雙點畫線部分5；實線部分6。

具體實施方式

以下是本發明的優選實施例并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明不限于這些實施例。

實施例一

如圖1所示，本發明的基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的方法包括以下步驟：

s1：數據采集：通過一設置于無人機1上的圖像采集模塊111對指定區域進行包括圖像信息的數據采集，并通過校正模塊112對數據進行數據校驗之后通過無線模塊2將數據傳于后端監控系統3；

在上述步驟s1之前還包括：

在后端監控系統3內錄入包括違禁漁具類型及其對應的工作模式信息的數據信息，以供系統判斷捕捉到的漁具是否為違禁漁具。

其中，在步驟s1中，所述的圖像采集模塊111對指定區域通過光學圖像采集方式采集到圖像信息的數據，且本實施例采用基于ccd光學圖像采集，

進一步地，在步驟s1中，控制無人機1在指定區域內進行數據采集的方法如下：

通過一設置于無人機1上的gps模塊12根據后端監控系統3設定的航路導航無人機1從而使無人機1在監控系統所設定的指定區域內進行數據采集，以供無人機1根據后端監控系統3的指令自動飛行，監控系統根據各個無人機的飛行路線以及每個濱海區域的特性，為無人機接下去的飛行進行航路設定，使無人機最大范圍地監控海域內的漁具，且針對根據以往監測結果違禁漁具使用越多的區域監測越頻繁，使無人機的監測更具有針對性，當然，由于航路由監控系統對無人機自動遠程控制，工作人員無需控制飛行器而只需要關心數據本身即可，大大減少了工作人員的精力投入。

再進一步地，在步驟s1中，通過校正模塊112對數據進行數據校驗的方法包括：

取輸入圖像與經過低通濾波后的圖像的差值作為高通濾波的輸出對圖像進行空間域銳化處理。

對數據校驗亦指對數據進行完整性分析，而銳化處理具體指補償和增加圖像的高頻成分,使圖像中的地物邊界、區域邊緣、線條、紋理特征和精細結構特征等更加清晰、鮮明。

s2：數據分析與管理：通過一設置于后端監控系統3的圖像增強處理模塊311對接收到的圖像數據進行增強處理，同時通過數據管理模塊313對采集到的數據進行分類和入庫，以及通過數據采集過程控制模塊312對步驟s1中的數據采集過程進行航路設定與遠程管理；

進一步地，在步驟s2中，對接收到的圖像數據進行增強處理包括以下步驟：

當發現明顯輪廓物時，首先提取外輪廓與內輪廓，通過曲線擬合方式進一步進行總體輪廓的降維處理得到增強輪廓。

s3：智能輔助決策：通過一圖像模式識別模塊321在圖像信息數據中對漁具進行識別，具體表現為提取漁具的輪廓特征同時對輪廓特征進行標識，并通過違禁漁具判斷模塊322根據數據庫的海量數據判斷該漁具是否為違禁漁具，

若該漁具為違禁漁具，則執行步驟s4；

在步驟s3中，通過判斷增強輪廓是否符合違禁漁具工作模式來判斷該漁具是否為違禁漁具。

s4：后端監控系統3進行報警提示。

報警的內容包括拍攝地點、時間以及根據大數據推測違禁漁具類型等信息。

采用無人機1系統進行偵測，投入低，效率高，不再時刻需要執法人員親自到實地去觀察是否有違禁的漁網，而且無人機1飛行的高度高，觀察的范圍很大，節約了很多時間和精力。

下面利用具體場景對智能輔助決策過程中，違禁漁具識別方法做具體說明：

如圖2所示，當發現有明顯的輪廓物時，首先提取外輪廓，即圖中虛線部分4，和提取內輪廓，即圖中雙點畫線部分5，通過曲線擬合方式進一步進行總體輪廓的降維處理得到圖中的實線部分6，相關數據被一并傳于后端監控系統，由監控系統判斷得出實線部分6的角度夾角符合典型的違禁漁具的工作模式的時候，監控系統驅動報警單元進行主動報警，并通過顯示屏給出拍攝具體地點、時間推測違禁漁具類型等信息，當然具體地點信息由gps模塊提供。

實施例二

如圖3所示，本實施例與實施例一類似，不同之處在于，本實施例為一種基于無人機航拍及圖像分析識別違禁漁具的系統，包括一無人機1和與無人機1通過無線模塊2遠程通信連接的后端監控系統3，所述的無人機1包括光學信息采集單元11，所述的光學信息采集單元11包括圖像采集模塊111、校正模塊112、所述的后端監控系統3包括數據庫分析與管理單元31和智能輔助決策單元32，其中，所述的數據庫分析與管理單元31包括圖像增強處理模塊311、數據采集過程控制模塊312和數據管理模塊313，所述的智能輔助決策單元32包括圖像模式識別模塊321和違禁漁具判斷模塊322，且，所述的后端監控系統3還包括報警單元33。

其中，如圖4，光學信息采集單元11為本系統的光學信息采集層，用于基于無人機1對指定區域進行光學數據采集，并進行數據校驗，即數據完整性分析，校驗完成后通過基于無線模塊2的數據接口向數據庫分析與管理單元31傳輸數據。

具體地，視頻及圖像的主要獲取途徑是各種ccd/mos攝像頭。電荷耦合器件ccd的突出特點是以電荷作為信號，而不同于其他大多數器件是電流或者電壓信號，ccd的基本功能是電荷的存儲和電荷轉移，所以，本系統前端使用可見光ccd攝像頭的圖像采集模塊111獲取圖像。

并且，考慮到硬件實現的復雜性，以及增強微弱的小目標及塊或面目標的邊緣的濾波校正目的，本系統選用能夠對圖像進行空間域銳化處理的校正模塊112。

數據庫分析與管理單元31為本系統的數據庫與分析管理層，用于對光學信息采集層傳輸過來的光學信息數據進行圖像增強處理，并對光學信息采集的過程進行設定與管理，即對無人機1的航路進行設定，同時對所采集數據進行數據庫管理，該數據庫管理包括數據操作管理和數據出入庫管理，其中數據庫所管理的數據以無人機1數據或巡航航道數據的形式加以組織，并可在對無人機1航路設定、規劃及注入功能的支撐下在gis地圖上進行結果顯示，從而使得最終用戶無需控制無人機1而只需要主要關心光學數據本身即可。

智能輔助決策單元32為本系統的智能輔助決策層，本單元與數據庫分析與管理連接，其用于通過圖像模式識別技術，結合存儲有包括各類違禁漁具信息的決策知識庫在光學信息數據中提取違禁漁具的輪廓特征并主動標識，有效提高光學識別的判定效率，實現違禁漁具巡查過程的全自動監管過程，發現違禁漁具時及時向后端監控系統3報警，主動推送異常數據，基于異常數據進行報表管理和指標管理；同時，本單元通過智能應用還可對數據庫根據不同的檢索條件進行檢索。

進一步地，所述的無人機1上還設置有通過無線模塊2連接于后端監控系統3且用于根據監控后端系統的指示導航無人機1的gps模塊12。

實施例三

智能設備受到體積的制約電池的電量都具有很大的局限性，需要頻繁地進行充電，以方便對于電池的壽命影響很大，另一方面，對于用戶的體驗方面也不是很理想，在這些智能設備中，屏幕的耗電量最為明顯，本實施例針對上述問題，提出了一種能夠節約屏幕的耗電量以增加設備的單次充電使用時長以及進一步節約能源的方案。如圖5所示，本實施例采用了與實施例二類似的技術方案，不同之處在于，本實施例的后端監控系統3還包括一連接有眼球識別模塊34的顯示屏35，該眼球識別模塊能夠智能地識別用戶是否正在看屏幕，并在確定用戶觀察屏幕的時候點亮顯示屏，當用戶不需要時自動滅屏，大大節省了顯示屏電池電量的消耗，延長電池的使用壽命，節約能源的消耗。

本發明面向濱海區域，實現違禁漁具的自動監控管理，通過整理基于無人機1采集到的光學圖像和視頻，通過后端監控系統3對濱海區域出現的各類漁具自動進行目標識別與判定，并能夠對其中的異常情況進行自動監控和報警處理，具有節省人力、物力、財力，且監測效率高，范圍廣等優點。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了無人機1；光學信息采集單元11；圖像采集模塊111；校正模塊112；gps模塊12；無線模塊2；后端監控系統3；數據庫分析與管理單元31；圖像增強處理模塊311；數據采集過程控制模塊312；數據管理模塊313；智能輔助決策單元32；圖像模式識別模塊321；違禁漁具判斷模塊322；報警單元33；顯示屏34；眼球識別模塊35；虛線部分4；雙點畫線部分5；實線部分6等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明精神相違背的。