CN106570770A - 果园水肥一体化追肥量精准估算方法 - Google Patents
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Abstract
果园水肥一体化追肥量精准估算方法，包括果树产量预估模块和追肥量计算模块，所述的果树产量预估模块通过图像采集、图像处理和数据分析，利用面积聚类估测果树花芽数量，结合往年疏花经验和商品果划分单果重标准，预估果树产量；所述的追肥量计算模块根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量‑土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量。本发明通过果树产量预估、往年经验运用、土壤含肥量检测以及果树实际追肥量计算结合，做到适时、适量追肥，以便充分发挥肥效，满足苹果安全、丰产、优质的需要。
Description
技术领域
本发明涉及果园管理技术领域，具体涉及一种果园水肥一体化追肥量精准估算方法。
背景技术
施肥是维持土壤肥力，满足果树生长发育、开花结果所需营养元素的重要措施。果树多年生长在同一地点，每年生长、结果都需要从土壤中吸收并消耗大量的无机营养元素。为了满足苹果安全、丰产、优质的需要，果树施肥应根据其需肥规律、树体营养状况、肥料性质、土壤肥力和气候条件而定，尽量做到适时、适量追肥，以便充分发挥肥效。如果盲目追肥，做不到适时适量，不但肥效差，而且会对树体生长和结果造成不良影响(如生长过旺、花芽生成困难、坐果率降低、果实着色不良、果品质量差等)。
果树花前追肥的作用甚为重要，追肥量的多少直接影响果树的开花、坐果和果实发育。传统追肥量的确定是根据经验依据往年果树的产量预测当年的产量，从而确定当年的追肥量，这种确定追肥量的方法缺乏理论依据，无法实现准确科学追肥，影响果树产量。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种果园水肥一体化追肥量精准估算方法，将计算机视觉技术引入果园追肥技术，实现科学精准追肥。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：提供了一种果园水肥一体化追肥量精准估算方法，包括果树产量预估模块和追肥量计算模块，所述的果树产量预估模块通过图像采集、图像处理和数据分析，利用面积聚类估测果树花芽数量，结合往年疏花经验和商品果划分单果重标准，预估果树产量；所述的追肥量计算模块根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量-土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量。
具体包括以下步骤：
S1、采集果树图像信息，对果树地上部分做全景采集，得到24位RGB颜色空间的真彩色原始果树图像；
S2、将果树图像由RGB颜色空间转换到Lab颜色空间；
S3、将Lab颜色空间分离成L通道、a通道和b通道；
S4、分别对L、a、b通道求三维像素直方图，选定花芽与背景之间差值明显的通道进行自适应阈值分割，从图像中分离出果树花芽；
S5、通过形态学滤波进行初步降噪，先腐蚀后膨胀处理；
S6、通过中值滤波进一步降噪，即将每个像素的灰度值用其领域的中值代替，去除椒盐噪声；
S7、创建一个动态内存寄存器，对步骤S6处理后的图像进行轮廓检测，找到图像中的所有轮廓，并存放到动态内存寄存器中；
S8、计算所有轮廓中每一个轮廓的面积，根据轮廓面积划分为符合小面积阈值范围的轮廓和符合大面积阈值范围的轮廓；
S9、分别将所有轮廓中符合小面积阈值范围的轮廓绘制到与其外接矩形相同大小的空白图像中，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S10、分别将所有轮廓中符合大面积阈值范围的轮廓返回至步骤S4，重新进行处理，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S11、将步骤S9与步骤S10中得到的花芽数量相加得到花芽总数量；
S12、根据步骤S11得到的花芽总数量，结合往年疏花经验得出每个花芽所留花朵数量，从而预估年产果实数量，再根据商品果划分单果重标准规定的单果重量，预估果树产量；
S13、根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量-土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量，其中化肥利用率和化肥养分含量均与化肥种类有关。
所述的步骤S2中，通过三维查表插值法将果树图像由RGB颜色空间转换到Lab颜色空间。
所述的步骤S4中，根据三维像素直方图可知，a通道直方图中花芽与土壤、天空等背景之间的差值明显，故选定a通道进行自适应阈值分割，从图像中分离出果树花芽。
所述的步骤S7中，通过遍历的方法对步骤S6处理后的图像进行轮廓检测，找到图像中的所有轮廓。
所述的步骤S8中，符合小面积阈值范围的轮廓为10<轮廓面积<100，符合大面积阈值范围的轮廓为100<轮廓面积<3000；
所述的步骤S12中，商品果划分单果重标准规定的单果重量是指商品果以单果直径划分为75mm、80mm、85mm，其对应的单果重分别为150g、200g、250g。
所述的步骤S13中，通过土壤肥力检测仪检验土壤含肥量，得到土壤中氮、磷、钾肥力的含量信息。
本发明通过果树产量预估、往年经验运用、土壤含肥量检测以及果树实际追肥量计算结合，做到适时、适量追肥，以便充分发挥肥效，满足苹果安全、丰产、优质的需要。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
果园水肥一体化追肥量精准估算方法，具体包括以下步骤：
S1、利用数码相机采集果树图像信息，对果树地上部分做全景采集，得到24位RGB颜色空间的真彩色原始果树图像；
S2、通过三维查表插值法将果树图像由RGB颜色空间转换到Lab颜色空间。
S3、将Lab颜色空间分离成L通道、a通道和b通道；
S4、分别对L、a、b通道求三维像素直方图，根据三维像素直方图可知，a通道直方图中花芽与土壤、天空等背景之间的差值明显，故选定a通道进行自适应阈值分割，从图像中分离出果树花芽；
S5、通过形态学滤波进行初步降噪，先腐蚀后膨胀处理；
S6、通过中值滤波进一步降噪，即将每个像素的灰度值用其领域的中值代替，去除椒盐噪声；
S7、创建一个动态内存寄存器，通过遍历的方法对步骤S6处理后的图像进行轮廓检测，找到图像中的所有轮廓，并存放到动态内存寄存器中。
S8、计算所有轮廓中每一个轮廓的面积，根据轮廓面积划分为符合小面积阈值范围的轮廓和符合大面积阈值范围的轮廓，其中符合小面积阈值范围的轮廓为10<轮廓面积<100，符合大面积阈值范围的轮廓为100<轮廓面积<3000；
S9、分别将所有轮廓中符合小面积阈值范围的轮廓绘制到与其外接矩形相同大小的空白图像中，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S10、分别将所有轮廓中符合大面积阈值范围的轮廓返回至步骤S4，重新进行处理，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S11、将步骤S9与步骤S10中得到的花芽数量相加得到花芽总数量；
S12、根据步骤S11得到的花芽总数量，结合往年疏花经验得出每个花芽所留花朵数量，即每个花芽留2～3朵花，从而预估年产果实数量，再根据商品果划分单果重标准规定的单果重量，预估果树产量，其中商品果划分单果重标准规定的单果重量是指商品果以单果直径划分为75mm、80mm、85mm，其对应的单果重分别为150g、200g、250g；
S13、根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量-土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量，其中通过土壤肥力检测仪检验土壤含肥量，得到土壤中氮、磷、钾肥力的含量信息，化肥利用率和化肥养分含量均与化肥种类有关。
Claims (8)
1.果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：包括果树产量预估模块和追肥量计算模块，所述的果树产量预估模块通过图像采集、图像处理和数据分析，利用面积聚类估测果树花芽数量，结合往年疏花经验和商品果划分单果重标准，预估果树产量；所述的追肥量计算模块根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量-土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量。
2.根据权利要求1所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、采集果树图像信息；
S2、将果树图像由RGB颜色空间转换到Lab颜色空间；
S3、将Lab颜色空间分离成L通道、a通道和b通道；
S4、分别对L、a、b通道求三维像素直方图，选定花芽与背景之间差值明显的通道进行自适应阈值分割，从图像中分离出果树花芽；
S5、通过形态学滤波进行初步降噪，先腐蚀后膨胀处理；
S6、通过中值滤波进一步降噪，去除椒盐噪声；
S7、创建一个动态内存寄存器，对步骤S6处理后的图像进行轮廓检测，找到图像中的所有轮廓，并存放到动态内存寄存器中；
S8、计算所有轮廓中每一个轮廓的面积，根据轮廓面积划分为符合小面积阈值范围的轮廓和符合大面积阈值范围的轮廓；
S9、分别将所有轮廓中符合小面积阈值范围的轮廓绘制到与其外接矩形相同大小的空白图像中，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S10、分别将所有轮廓中符合大面积阈值范围的轮廓返回至步骤S4，重新进行处理，得到单个花芽目标，并统计花芽数量；
S11、将步骤S9与步骤S10中得到的花芽数量相加得到花芽总数量；
S12、根据步骤S11得到的花芽总数量，结合往年疏花经验得出每个花芽所留花朵数量，从而预估年产果实数量，再根据商品果划分单果重标准规定的单果重量，预估果树产量；
S13、根据果树产量与施肥量之间的经验关系，得出果树需肥量，结合土壤含肥量、肥料利用率、肥料养分含量，根据公式：实际追肥量＝(需肥量-土壤含肥量)/肥料利用率×肥料养分含量，计算果树实际追肥量。
3.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S2中，通过三维查表插值法将果树图像由RGB颜色空间转换到Lab颜色空间。
4.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S4中，选定a通道进行自适应阈值分割，从图像中分离出果树花芽。
5.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S7中，通过遍历的方法对步骤S6处理后的图像进行轮廓检测，找到图像中的所有轮廓。
6.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S8中，符合小面积阈值范围的轮廓为10<轮廓面积<100，符合大面积阈值范围的轮廓为100<轮廓面积<3000。
7.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S12中，商品果划分单果重标准规定的单果重量是指商品果以单果直径划分为75mm、80mm、85mm，其对应的单果重分别为150g、200g、250g。
8.根据权利要求2所述的果园水肥一体化追肥量精准估算方法，其特征在于：所述的步骤S13中，通过土壤肥力检测仪检验土壤含肥量，得到土壤中氮、磷、钾肥力的含量信息。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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