CN109405740A - 一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置。方法包括：检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；对每一个所述高度数据进行修正；对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。本发明通过对检测的高度数据进行修正和双阈值滤波，获得刮板所载谷物的精准高度数据，提高高度数据的平滑度以及降低变异系数，根据获得的精准的高度数据计算谷物体积，实现谷物产量的精准计算，并且计算方法简单，具有良好准确性。

Description

一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置
技术领域
本发明涉及农业技术领域，具体涉及一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置。
背景技术
谷物产量计量在当前精准农业的研究和实践中，是二个必不可少的重要环节，准确获取作业区域的谷物产量信息是评价谷物产量及作业效果的重要指标，产量信息的空间变异性是来年精准变量作业的科学依据。
现有的谷物产量计量或检测方法有：冲量法、光电容积法、称重法和γ射线法等。计量或检测的精度受到了诸多外因的影响，导致计量或检测的产量与实际产量之间的误差较大，降低了检测方法的精度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置，减小计量产量与实际产量之间的误差，提高检测精度。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法，包括：
检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
对每一个所述高度数据进行修正；
对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
进一步的，所述检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据的步骤，包括：
通过对射式光电开关检测刮板所载谷物的遮挡时间；
通过转速传感器检测升运器上刮板的转速；
确定遮挡时间与速度的乘积为刮板所载谷物的高度数据。
进一步的，所述对每一个所述高度数据进行修正的步骤，包括：
获取刮板所载谷物的高度数据与预先测量的所述刮板的厚度数据之间的数据差值；
将所述数据差值确定为修正后的谷物的高度数据。
进一步的，所述对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波的步骤，包括：
若所述修正后谷物的高度数据小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；
若所述修正后谷物的高度数据大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据。
进一步的，所述第一预设倍数为0.1；所述第二预设倍数为5。
另一方面，本发明还提供了一种基于收割机升运器的谷物体积计算装置，包括：
检测单元，用于检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
修正单元，用于对每一个所述高度数据进行修正；
滤波单元，用于对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
输出单元，用于根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
进一步的，所述检测单元，包括：
第一检测器，用于通过对射式光电开关检测刮板所载谷物的遮挡时间；
第二检测器，用于通过转速传感器检测升运器上刮板的转速；
计算器，用于确定遮挡时间与速度的乘积为刮板所载谷物的高度数据。
进一步的，所述滤波单元，包括：
第一滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；
第二滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据。
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；其中，
处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；
处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述基于收割机升运器的谷物体积计算方法。
另一方面，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述基于收割机升运器的谷物体积计算方法。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法及装置，通过对检测的高度数据进行修正和双阈值滤波，获得刮板所载谷物的精准高度数据，提高高度数据的平滑度以及降低变异系数，根据获得的精准的高度数据计算谷物体积，实现谷物产量的精准计算，并且计算方法简单，具有良好准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于收割机升运器的谷物体积计算装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
S101：检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
在本步骤中，在收割机的升运器上设置对射式光电开关和转速传感器。通过转速传感器检测升运器上刮板的转速，用刮板的转速表示刮板的运动速度；通过对射式光电开关检测谷物时，谷物会间歇性的阻断光路，从而产生脉冲信号，脉冲信号的大小与谷物的厚度成正比，从而可以实现对谷物厚度的检测。通过对射式光电开关检测被遮挡的时间，其中，在升运器上载有谷物时，被遮挡的时间从谷物上部触发对射式光电开关发射的光线时开始，到对射式光电开关接收到发射的光线为止。
通过转速传感器检测速度，对射式光电开关检测遮挡时间，因此，将遮挡时间与速度的乘积确定为刮板所载谷物的高度数据。
其中，所谓的谷物的高度数据是指刮板底部与谷物顶部之间的距离。
S102：对每一个所述高度数据进行修正；
在本步骤中，根据上述步骤S101中可知，确定的谷物的高度数据不仅包括谷物本身的高度，还包括刮板的厚度，因此，对谷物的高度数据进行修正。
在对谷物的高度数据进行修正时，需要预先测量刮板的厚度数据，将刮板所载谷物的高度数据与预先测量的所述刮板的厚度数据之间的数据差值确定为修正后的谷物的高度数据。
S103：对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
在本步骤中，通过上述步骤S102即可计算每个刮板上所载的谷物的精准的高度数据，由于收割机自身的振动、机身倾斜等因素的影响，检测的谷物的高度数据中存在奇异点数据，即奇异值。因此，为了进一步消除收割机作业过程中产生的奇异值数据，对每一个修正后的谷物的高度数据进行双阈值滤波，提高检测的谷物的高度数据的准确性。
双阈值滤波具体包括：
判断修正后谷物的高度数据是否小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，若高度数据小于第一预设倍数的厚度数据，则认为该刮板上谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；即刮板上未载有谷物；
判断修正后谷物的高度数据是否大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，若高度数据大于第二预设倍数的厚度数据，则认为该刮板上谷物的高度数据为奇异值，其中，根据判断条件可知，高度数据已经大于第二预设倍数的厚度数据，在客观事实表明刮板上存在有谷物，无法将该谷物的高度数据置为零，因此，在高度数据大于第二预设倍数的厚度数据时，将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据；优选的，相邻的刮板为该刮板之前的一个刮板，将上一个刮板所载的谷物的高度数据作为本刮板上所在谷物的高度数据。
进一步的，第一预设倍数为0.1；第二预设倍数为5。
S104：根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
在本步骤中，根据上述步骤S103中进行双阈值滤波后的每一个高度数据计算每一个刮板所载谷物的体积，将计算的每一个刮板所载谷物的体积进行累加获取收割机升运器运输谷物的总体积。
具体计算公式，如下：
其中，V为谷物的总体积，Qi为第i个刮板所载谷物的体积。
Qi＝K·Xi+W
其中，Xi为第i个刮板所载谷物的高度，K和W对于某一特定收割机均为常量，需要预先进行标定和验证。
从上述描述可知，本发明实施例提供的一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法，通过对检测的高度数据进行修正和双阈值滤波，获得刮板所载谷物的精准高度数据，提高高度数据的平滑度以及降低变异系数，根据获得的精准的高度数据计算谷物体积，实现谷物产量的精准计算，并且计算方法简单，具有良好准确性。
本发明实施例提供了一种基于收割机升运器的谷物体积计算装置，如图2所示，具体包括：
检测单元10，用于检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
修正单元20，用于对每一个所述高度数据进行修正；
滤波单元30，用于对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
输出单元40，用于根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
所述检测单元10，包括：
第一检测器，用于通过对射式光电开关检测刮板所载谷物的遮挡时间；
第二检测器，用于通过转速传感器检测升运器上刮板的转速；
计算器，用于确定遮挡时间与速度的乘积为刮板所载谷物的高度数据。
所述滤波单元30，包括：
第一滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；
第二滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据。
装置中各模块所实现的功能与方法实施例中相应的操作步骤对应，这里不再赘述。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的一种基于收割机升运器的谷物体积计算装置，通过对检测的高度数据进行修正和双阈值滤波，获得刮板所载谷物的精准高度数据，提高高度数据的平滑度以及降低变异系数，根据获得的精准的高度数据计算谷物体积，实现谷物产量的精准计算，并且结构简单，具有良好的稳定性和准确性。
本发明实施例提供了一种电子设备，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器11、存储器12、总线13及存储在存储器12上并可在处理器11上运行的计算机程序；
其中，所述处理器11，存储器12通过所述总线13完成相互间的通信；
所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；对每一个所述高度数据进行修正；对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；对每一个所述高度数据进行修正；对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置/系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于收割机升运器的谷物体积计算方法，其特征在于，包括：
检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
对每一个所述高度数据进行修正；
对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
2.根据权利要求1所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法，其特征在于，所述检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据的步骤，包括：
通过对射式光电开关检测刮板所载谷物的遮挡时间；
通过转速传感器检测升运器上刮板的转速；
确定遮挡时间与速度的乘积为刮板所载谷物的高度数据。
3.根据权利要求1所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法，其特征在于，所述对每一个所述高度数据进行修正的步骤，包括：
获取刮板所载谷物的高度数据与预先测量的所述刮板的厚度数据之间的数据差值；
将所述数据差值确定为修正后的谷物的高度数据。
4.根据权利要求1所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法，其特征在于，所述对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波的步骤，包括：
若所述修正后谷物的高度数据小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；
若所述修正后谷物的高度数据大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据。
5.根据权利要求4所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法，其特征在于，所述第一预设倍数为0.1；所述第二预设倍数为5。
6.一种基于收割机升运器的谷物体积计算装置，其特征在于，包括：
检测单元，用于检测升运器上每一个刮板所载谷物的高度数据；
修正单元，用于对每一个所述高度数据进行修正；
滤波单元，用于对每一个修正后的高度数据进行双阈值滤波；
输出单元，用于根据双阈值滤波后的高度数据计算谷物体积。
7.根据权利要求6所述的基于收割机升运器的谷物体积计算装置，其特征在于，所述检测单元，包括：
第一检测器，用于通过对射式光电开关检测刮板所载谷物的遮挡时间；
第二检测器，用于通过转速传感器检测升运器上刮板的转速；
计算器，用于确定遮挡时间与速度的乘积为刮板所载谷物的高度数据。
8.根据权利要求6所述的基于收割机升运器的谷物体积计算装置，其特征在于，所述滤波单元，包括：
第一滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据小于第一预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为零；
第二滤波器，用于若所述修正后谷物的高度数据大于第二预设倍数的刮板的厚度数据，则该谷物的高度数据为奇异值，并将该谷物的高度数据置为相邻的刮板所对应的谷物的高度数据。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；其中，
处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；
处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行权利要求1-5任一项所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行权利要求1-5任一项所述的基于收割机升运器的谷物体积计算方法。
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