数据处理软件定制开发需求

 1. 项目背景与目标   背景:为高效治理松材线虫病,采用无人机对林区进行航拍,采集枯死松树的高清照片。由于航拍作业要求,单棵枯死树会被连续多张照片拍摄(高重叠率),导致数据冗余。 目标:开发一款桌面软件,能够自动化处理航拍数据,智能筛选出每一棵枯死树最清晰、最居中的代表性照片,并导出其精确的地理坐标,为现场施工团队提供精准的砍伐或喷药定位信息,极大提升外业工作效率。    2. 用户角色与场景   - 用户:林业局工作人员、林业防治公司技术员。 - 场景:外业航拍结束后,内业人员将无人机SD卡中的照片导入电脑,使用本软件进行一键式处理,快速生成《枯死树定位报告》和《待治理样本照片集》,并交付给外业施工团队。    3. 功能需求详述    3.1 数据导入 (Data Import) - 功能:支持批量导入无人机照片。 - 细节:     1. 支持通过拖拽文件夹或选择文件夹的方式导入。     2. 软件自动递归读取文件夹下所有支持的图片格式(如 `.JPG`, `.JPEG`)。     3. 实时显示导入进度和图片总数。     4. 自动解析每张照片的 EXIF 元数据,必须包含且主要依赖 GPS经纬度、GPS海拔高度(`GPSLatitude`, `GPSLongitude`, `GPSAltitude`)。拍摄时间(`DateTimeOriginal`)可作为辅助排序依据。    3.2 数据处理核心算法 (Core Algorithm) 这是软件的核心价值所在,必须准确无误。   - 功能:自动对导入的所有照片进行空间聚类并筛选居中照片。 - 细节:     1. 坐标转换(可选但推荐):将EXIF中读取的经纬度(通常是度分秒格式)统一转换为十进制小数格式,便于计算。     2. 空间聚类 (Spatial Clustering):         - 目的:将地理位置相近的照片归为一类,代表“同一棵树”。         - 算法:采用基于距离的聚类算法,如 DBSCAN 或 层次聚类。不推荐K-Means,因为无法预先知道有多少棵树。         - 参数:必须提供一个可调节的聚类距离容差(ε),默认值建议为 2米。用户可根据无人机航高和镜头焦距调整此参数(例如:航高高则容差大,航高低则容差小)。         - 输出:生成若干个聚类簇(Cluster),每个簇包含N张(N=1)照片。     3. 筛选居中照片 (Centermost Photo Selection):         - 目的:从每个簇中找出最能代表该棵枯死树、角度最正的照片。         - 算法:             - a. 计算当前簇中所有坐标点的几何中心(平均经纬度)。             - b. 分别计算簇内每个坐标点与该几何中心的空间距离。             - c. 选择距离中心点最近的那个坐标点所对应的照片,即为“最居中”的照片。         - 输出:一个与聚类簇数量相等的最终照片列表。    3.3 结果导出 (Data Export) - 功能:将筛选结果以坐标文件和图片集的形式导出。 - 细节:     1. 导出坐标:         - 格式:提供 `CSV` (可用Excel打开) 和 `TXT` 两种格式选项。         - 内容:文件应为表格形式,包含表头,每一行代表一棵树。字段至少包括:             - `文件名` (e.g., `DJI_0001.JPG`)             - `经度` (Longitude, 十进制格式)             - `纬度` (Latitude, 十进制格式)             - `海拔` (Altitude, 单位米)             - `所属聚类ID` (可选,用于追溯)     2. 导出图片:         - 自动在用户选择的目录下创建子文件夹(如 `Filtered_Pines_20231027`)。         - 将筛选出的所有“居中照片”复制(绝非移动或剪切)到此文件夹。         - 保持原文件名不变,确保与坐标文件中的`文件名`字段一一对应。     3. 一致性保证:导出的坐标文件行数必须与导出的图片数量绝对相等。这是软件可靠性的关键指标。    3.4 用户界面与交互 (UIUX) - 主界面:应包含“导入”、“开始处理”、“导出”、“设置”等按钮。 - 处理进度:必须有一个清晰的进度条,显示“正在读取EXIF”、“正在聚类”、“正在筛选”等步骤和总体进度。 - 结果预览:处理完成后,在界面下方以一个列表形式展示筛选结果(文件名、经纬度),并提供“打开导出文件夹”的快捷按钮。 - 设置面板:提供一个简单的设置窗口,允许高级用户调整“聚类距离容差(米)”。    4. 非功能性需求   1. 性能:处理1000张照片的整个流程(导入-计算-导出)应在5分钟内完成(在标准办公PC配置下)。 2. 准确性:坐标导出精度必须与无人机GPS模块精度保持一致,计算过程无精度损失。 3. 稳定性:处理过程中遇损坏图片或无GPS信息的图片应自动跳过,记录日志,而不导致程序崩溃。 4. 兼容性:支持 Windows 10 及以上64位操作系统。    5. 交付物   1. 软件安装包(如 `.exe` 安装程序或绿色免安装版)。 2. 简洁的用户手册(PDF格式,说明操作步骤和参数含义)。 3. 软件著作权申请所需的全套技术文档(源码、设计文档等,如需)。

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