CN105574852A - 一种基于图像识别的植株株高检测方法及系统 - Google Patents

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李伟
王儒敬
宋良图
王宁
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Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的植株株高检测方法，包括以下步骤：S1、设置高度参照标志；S2、安装摄像装置；S3、预设距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离；S4、通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与高度参照标志之间的图像距离；S5、根据拍摄装置拍摄角度及图像缩放比率，由图像距离推断出实际距离值；S6、从距离高度映射集中调取与实际距离值相对应的植株高度值作为目标高度值。本发明自动化程度高，不需要人工实地检测，可通过摄像装置远程监控植株的生长情况，劳动轻度低，监控范围广。

Description

一种基于图像识别的植株株高检测方法及系统
技术领域
本发明涉及植株生长状态监测技术领域，尤其涉及一种基于图像识别的植株株高检测方法及系统。
背景技术
中国作为农业大国，各种农作物种植范围非常广大，同时，各种对农作物进行改善的研究也层出不穷。为了确保农作物的生长状态，以便提供合理的照顾，对农作物的实时监测十分重要，尤其是试验田中的试产农作物，更是需要实时监测，获得详细数据以便作为实验依据。
目前，对农作物生长状态的监测，多是通过工作人员实地观察来实现，如此，工作强度大，费时费力，工作效率难以提高。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于图像识别的植株株高检测方法及系统。
本发明提出的一种基于图像识别的植株株高检测方法，包括以下步骤：
S1、设置高度参照标志；
S2、安装摄像装置，待检测植株及高度参照标志均位于摄像装置拍摄范围内；
S3、预设距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离；
S4、通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与高度参照标志之间的图像距离；
S5、根据拍摄装置拍摄角度及图像缩放比率，由图像距离推断出实际距离值；
S6、从距离高度映射集中调取与实际距离值相对应的植株高度值作为目标高度值。
本发明提供的基于图像识别的植株株高检测方法，通过预设高度参照标志，并通过拍摄图像获得植株与高度参照标志的相对距离，然后根据相对距离与实际植株高度的映射关系，获得植株的实际高度。本发明自动化程度高，不需要人工实地检测，可通过摄像装置远程监控植株的生长情况，劳动轻度低，监控范围广。
优选地，步骤S6具体包括以下步骤：
S61、在距离高度映射集中搜索与实际距离值的差值不大于预设浮动值的距离值作为目标距离值；
S62、调取目标距离值所在的参照映射对中的植株高度值作为目标高度值。
预设浮动值的设置，可保证每一个实际距离值均可找到相对应的距离值，从而通过参照映射对，获得植株高度值。预设浮动值越小，越有利于提高计算精度。
优选地，步骤S61中的预设浮动值小于或等于10mm。
优选地，步骤S61中的预设浮动值为零。
优选地，步骤S1中的高度参照标志由不少于一个高度基准点组成。多个高度基准点的设置，有利于提高高度测量的精度。
优选地，任意两个高度基准点可通过颜色、长度或形状进行区分。
优选地，步骤S3中的距离值为植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的距离；步骤S4具体为：通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的图像距离。
通过将植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的距离定义为距离值，距离值作为判断植株高度的基础。这种距离值的获取方式，可避免由于高度基准点被植株遮盖时导致的不可用性，又可以避免植株较矮时由于距离高度基准点的距离较大，从而放大误差。
本发明提出的一种基于图像识别的植株株高检测系统，包括：高度参照标志、拍摄装置、图像处理模块、映射数据库和数据处理模块；
高度参照标志包括不少于一个高度基准点；
拍摄装置用于拍摄待检测植株顶端与高度基准点之间的相对位置；
图像处理模块与拍摄装置连接，其根据拍摄图像，提取待检测植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间图像距离；
映射数据库内部预设有距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离；
数据处理模块分别与图像处理模块和映射数据库连接，其根据图像距离推断实际距离值，并从距离高度映射集中调取对应实际距离值的植株高度值作为目标高度值。
优选地，还包括显示模块，显示模块与数据处理模块连接，并用于显示目标高度值。
本发明提供的基于图像识别的植株株高检测方法及系统，可用于对植株进行远程监控，实时并精确的判断出植株的生长情况，实现农作物或其他植株生长情况的自动监控。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于图像识别的植株株高检测方法的流程图；
图2为本发明提出的一种基于图像识别的植株株高检测系统结构图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置高度参照标志。高度参照标志由不少于一个高度基准点组成，例如，通过设置石碑，在石碑的不同高度线上刻画标志线作为高度基准点。其中，任意两个高度基准点可通过颜色、长度或形状进行区分。多个高度基准点的设置，有利于提高高度测量的精度。
S2、安装摄像装置，待检测植株及高度参照标志均位于摄像装置拍摄范围内。具体地，拍摄装置可采用悬挂的方式安装在待检测植株及高度参照标志的上方。拍摄装置拍摄待检测植株和高度参照标志的对比图像作为检测植株高度的依据。
S3、预设距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的距离。
由于任意两个高度基准点可通过颜色、长度或形状进行区分，故而，可以清晰地获知每一个高度基准点指示的高度。本步骤中，通过将植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的距离定义为距离值，距离值作为判断植株高度的基础。这种距离值的获取方式，可避免由于高度基准点被植株遮盖时导致的不可用性，又可以避免植株较矮时由于距离高度基准点的距离较大，从而放大误差。
S4、通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的图像距离。
S5、根据拍摄装置拍摄角度及图像缩放比率，由图像距离推断出实际距离值。
S61、在距离高度映射集中搜索与实际距离值的差值不大于预设浮动值的距离值作为目标距离值。预设浮动值越小，越有利于提高计算精度，具体地，预设浮动值可小于或等于10mm，本实施方式中，预设浮动值为零。
S62、调取目标距离值所在的参照映射对中的植株高度值作为目标高度值，即待检测植株的高度值。
以下，结合一种基于图像识别的植株株高检测系统，对以上基于图像识别的植株株高检测方法做进一步说明。参照图2，该基于图像识别的植株株高检测系统包括：高度参照标志、拍摄装置、图像处理模块、映射数据库、数据处理模块和显示模块。
高度参照标志包括不少于一个高度基准点。具体地，高度参照标志可设置为石碑，在石碑的不同高度线上刻画标志线作为高度基准点。其中，任意两个高度基准点可通过颜色、长度或形状进行区分。多个高度基准点的设置，有利于提高高度测量的精度。
拍摄装置用于拍摄待检测植株顶端与高度基准点之间的相对位置，其可采用悬挂在待检测植株顶端与高度参照标志上方的摄像头。
图像处理模块与拍摄装置连接，其根据拍摄图像，提取待检测植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间图像距离；
映射数据库内部预设有距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离。
数据处理模块分别与图像处理模块和映射数据库连接，其根据图像距离推断实际距离值，并从距离高度映射集中调取对应实际距离值的植株高度值作为目标高度值。
显示模块与数据处理模块连接，并用于显示目标高度值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置高度参照标志；
S2、安装摄像装置，待检测植株及高度参照标志均位于摄像装置拍摄范围内；
S3、预设距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离；
S4、通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与高度参照标志之间的图像距离；
S5、根据拍摄装置拍摄角度及图像缩放比率，由图像距离推断出实际距离值；
S6、从距离高度映射集中调取与实际距离值相对应的植株高度值作为目标高度值。
2.如权利要求1所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，步骤S6具体包括以下步骤：
S61、在距离高度映射集中搜索与实际距离值的差值不大于预设浮动值的距离值作为目标距离值；
S62、调取目标距离值所在的参照映射对中的植株高度值作为目标高度值。
3.如权利要求2所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，步骤S61中的预设浮动值小于或等于10mm。
4.如权利要求3所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，步骤S61中的预设浮动值为零。
5.如权利要求1所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，步骤S1中的高度参照标志由不少于一个高度基准点组成。
6.如权利要求5所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，任意两个高度基准点可通过颜色、长度或形状进行区分。
7.如权利要求5所述的基于图像识别的植株株高检测方法，其特征在于，步骤S3中的距离值为植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的距离；步骤S4具体为：通过摄像装置获得拍摄图像，并从图像中提取植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间的图像距离。
8.一种基于图像识别的植株株高检测系统，其特征在于，包括：高度参照标志、拍摄装置、图像处理模块、映射数据库和数据处理模块；
高度参照标志包括不少于一个高度基准点；
拍摄装置用于拍摄待检测植株顶端与高度基准点之间的相对位置；
图像处理模块与拍摄装置连接，其根据拍摄图像，提取待检测植株顶端与最接近并高于植株顶端的高度基准点之间图像距离；
映射数据库内部预设有距离高度映射集，距离高度映射集中包括多对参照映射对，每一个参照映射对中包含一个距离值和一个与距离值相对应的植株高度值，距离值为植株顶端与高度参照标志之间的距离；
数据处理模块分别与图像处理模块和映射数据库连接，其根据图像距离推断实际距离值，并从距离高度映射集中调取对应实际距离值的植株高度值作为目标高度值。
9.如权利要求8所述的基于图像识别的植株株高检测系统，其特征在于，还包括显示模块，显示模块与数据处理模块连接，并用于显示目标高度值。
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