طراحی و ساخت یک سامانه ارزان قیمت مبتنی بر پهپاد سنجش از دور به منظور پایش حیات وحش

در یک دهه ی اخیر، استفاده از تکنولوژی پهپاد مبتنی بر تکنیک های فتوگرامتری جهت اخذ تصاویر پوشش دار هوایی با کاربردهای متنوع نظیر پایش محیط زیست، نقشه برداری شهری، میراث فرهنگی، معدن و زمین شناسی گسترش یافته است. این امر در نتیجه ی دسترسی، هزینه ی پایین کاربری و اخذ داده ها توسط پهپادها می باشد. پهپادهای سنجش از دور با امکان پرواز در ارتفاع پایین و اخذ تصاویر با قدرت تفکیک طیفی و مکانی بالا، زمینه ی پایش جانوران را در مناطق صعب العبور فراهم می نمایند. با این حال پایش جانوران به دلیل عواملی نظیر هزینه بالای سنجنده های حرارتی و بررسی زمان بر هزاران تصویر اخذ شده جهت تشخیص جانوران، پر هزینه و وقت گیر می باشد. در این مقاله، هدف پایش جانوران با استفاده از تکنیک های فتوگرامتری و پردازش های آنی و خودکار تصاویر یک سامانه پهپاد است. بدین منظور یک سامانه پهپاد سنجش از دور ارزان قیمت مجهز به سنجنده های حرارتی و نور مرئی طراحی می شود تا علاوه بر بهبود مشکلات روش های سنتی در پایش جانوران، یک راه حل کاملا خودکار، سریع و ارزان در پایش جانوران ارائه دهد. سامانه پیشنهادی شامل دو بخش سخت افزار و نرم افزار است. در بخش سخت افزار، یک سنجنده حرارتی و یک سنجنده ی نور مرئی به یک رایانه ی جانبی متصل و کنترل می شوند. از سوی دیگر، درگاه اطلاعاتی میان رایانه پرواز و رایانه ی جانبی برقرار شده تا اطلاعات واحد اندازه گیری اینرشیال و سنجنده موقعیت یاب جهانی هم زمان با اخذ تصاویر ثبت و به منظور پردازش آنی تصاویر استفاده شوند. در بخش نرم افزاری این سامانه، سنجنده ها با برنامه دقیق زمانی هر دو ثانیه یک برداشت انجام می دهند. سپس به منظور هم مرجع سازی تصاویر حرارتی و نورمرئی، از الگوریتم هیستوگرام تناسب فاز جهت دار ((histogram of oriented phase congruency (hopc) استفاده می شود. در مرحله بعد، پس از حذف پوشش گیاهی و اعمال شاخص های تصویری مبتنی بر باند حرارتی و نور مرئی، تصاویر قطعه بندی شده و با اعمال حدآستانه بر روی ابعاد قطعات، قطعات مربوط به جانوران استخراج می شود. در نهایت با اعمال شرط هم خطی، موقعیت جانوران محاسبه شده و بر اساس نتایج حاصل شده، سامانه پیشنهادی قادر است 83% جانوران موجود در تصویر را با دقت 2.17 متر برای موقعیت مکانی آنها شناسایی نماید.

Low Cost UAV-based Remote Sensing for Autonomous Wildlife Monitoring

In recent years, developments in unmanned aerial vehicles, lightweight onboard computers, and lowcost thermal imaging sensors offer a new opportunity for wildlife monitoring. In contrast with traditional methods now surveying endangered species to obtain population and location has become more costeffective and least timeconsuming. In this paper, a lowcost UAVbased remote sensing platform is introduced. It is a small, lowcost, flexible remote sensing platform, which was accomplished object detection, classification, and measures the accurate GPS coordinates of animals in wild or agriculture areas.The paper describes both hardware and software architecture of a UAV such as thermal image sensor, an RGB camera, onboard computer, object detection, and recognition algorithms. While flying the onboard computer run a developed program to achieve realtime detection and path planning. The proposed system proved to be capable of detecting 83% of animals with a spatial accuracy of 2.17 meters.