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基于多旋翼无人机的实时红外图像采集系统的设计

张昊天  
【摘要】:我国是林业大国,森林资源丰富,林业在国民生产生活中起着至关重要的作用。发展林业不仅可提供大量国民经济所需的产品,还可起到保持水土、防风固沙、调节气候、保护环境等重要作用,可显著提高人类生活质量,促进社会和经济的可持续发展。在林业发展的过程中,结合3S技术、无线传输技术、无人机技术和红外技术的本系统可对森林资源进行科学细致的勘察和分析,使森林资源的管理更加精确和高效。本文首先从嵌入式平台的选型和初始化出发,在搭建完硬件平台后,使用Mjpg-Streamer和Lighttpd实现了服务端无线传输实时采集的视频至浏览器端。随后利用Python语言和gpsd实现了GPS和电子罗盘的调试和使用,并建立了无线接入点。接着实现了图像的拍摄存储与EXIF信息的写入,其中还包括GPS数据格式的转换和电子罗盘数据的计算。然后使用HTML5中的WebSocket技术和Tornado实现了服务端与浏览器端间的实时无线双向通信并搭建了浏览器端的Web页面,还介绍了图像处理和GPIO功能的实现。最后通过试验采集图像并在利用Matlab计算NDVI值后进行了初步的统计分析和不同方式NDVI图像作图效果对比。本系统利用Python、Shell、HTML、JavaScript等语言混合编程,拥有开源、性能强、功耗低、成本低、体积小和重量轻的特点。地面接收控制设备仅需为拥有无线网卡硬件和浏览器软件的智能设备,例如笔记本电脑、平板电脑、手机或个人数字助理等,即可在没有公共无线网络信号的情况下,通过浏览器端远程无线实时接收当前视频画面、GPS坐标以及方向信息,控制服务器端拍摄包含当前时间、经度、纬度、高度和方向EXIF信息的红外图像并进行存储。经过试验,本系统工作情况良好,达到既定目标。同时,本系统可为后续图像拼接和图像分析算法等课题提供基础。


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