CN110068277A - 一种自动观测农作物株高数据的系统及方法 - Google Patents

一种自动观测农作物株高数据的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种自动观测农作物株高数据的系统及方法，所述自动观测农作物株高数据的系统包括：图像采集装置、中央处理器、人机交互装置和数字标尺，所述图像采集装置安装在可行走的测量机器人上，图像采集装置在测量机器人上能够纵向移动，所述图像采集装置采集农作物与数字标尺对比照片，拍摄完成后传送至中央处理器进行图像分析提取农作物高度数据，并与上一次测量的农作物高度数据有效值进行比对计算差值，中央处理器通过差值调整图像采集装置高度，自动进行下一次图像采集，所述人机交互装置与中央处理器连接。本发明解决了现有农作物株高不能自动测量的问题。

Description

一种自动观测农作物株高数据的系统及方法
技术领域
本发明实施例涉及种农作栽培技术领域，具体涉及一种自动观测农作物株高数据的系统及方法。
背景技术
在农作物育种试验、产量检测、农作物性状检测等领域，需要对作物的株高进行测量，通过农作物生长参数观测，鉴定农业气象条件对农作物生长发育和产量形成及品质的影响，为农业气象情报、预报以及农作物的气候评价、指导大田管理等提供依据，为高产、优质、高效、精准农业提供服务。农作物生长参数主要包括密度、叶面指数、株高、长势等,其中株高参数是农作物生长过程中的重要参数，主要依靠人工观测。目前对株高测量的工具主要采用下面两种测量工具：其一，直刻度尺；采用直刻度尺直接测量，由于玉米、高粱等高杆作物达到2米以上，测量时需仰视，读取数据时误差大，而且刻度尺的长度必须在3米以上，测量株高必须到农田中进行，刻度尺携带不方便；其二,折叠刻度尺，该刻度尺虽然携带方便，但测量时需要刻度尺在竖直方向上测量，刻度尺容易弯曲，造成测量误差大，测量数据不准确。
目前的株高自动测量技术主要包括超声波技术和单纯视觉测量技术。超声波技术由于信号处理简单、分辨力较强、价格低等优点广泛用于距离测量中。然而，普通超声波存在无法测量20cm以内距离的盲区问题，且由于波束发散大，定向精度不高，在农作物株高测量领域并未取得很好的效果。每次测量仍需要人工携带设备对农作物株高进行测量，不能定期自动进行测量。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种自动观测农作物株高数据的系统及方法，以解决现有农作物株高不能自动测量的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，公开了一种自动观测农作物株高数据的系统，所述自动观测农作物株高数据的系统包括：图像采集装置、中央处理器、人机交互装置和数字标尺，所述图像采集装置安装在可行走的测量机器人上，图像采集装置在测量机器人上能够纵向移动，所述图像采集装置采集农作物与数字标尺对比照片，拍摄完成后传送至中央处理器进行图像分析提取农作物高度数据，并与上一次测量的农作物高度数据有效值进行比对计算差值，中央处理器通过差值调整图像采集装置高度，自动进行下一次图像采集，所述人机交互装置与中央处理器连接。
进一步地，所述人机交互装置向中央处理器发送指令并接收中央处理器发送的处理结果。
进一步地，所述测量机器人上安装有承载杆，图像采集装置安装在承载杆端部，承载杆通过滑块与丝杠连接，测量机器人底部安装电机，电机的输出端与丝杠连接，电机带动丝杠转动调节承载杆的位置，所述电机通过电机控制器与中央处理器连接。
进一步地，所述数字标尺插设在农田中，数字标尺的零点与地面齐平，数字标尺带有数字刻度的一侧喷涂荧光粉。
进一步地，所述图像采集装置水平采集农作物与数字标尺重叠的图像，数字标尺下部被农作物遮挡，图像采集装置无法采集到荧光信息，数字标尺上未被农作物遮挡的部分，荧光信息由图像采集装置进行采集，采集后的图片发送至中央处理器。
进一步地，所述中央处理器内包括图像处理模块、数据提取模块、数据比对模块、数据转换模块和电机控制模块，所述图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点，所述数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，确定农作物高度，所述数据比对模块将测得的农作物高度数据与上一次测量的农作物高度有效值的最小值进行比对计算差值，所述数据转换模块将计算的差值转化为丝杠旋转圈数和丝杠旋转方向，所述电机控制模块与电机控制器连接，控制电机转动，调整图像采集装置高度，进行下一次图像采集。
进一步地，所述自动观测农作物株高数据的系统设置有预置执行命令模块，所述预置执行命令模块定时自动采集农作物高度数据。
根据本发明实施例的第二方面，公开了一种自动观测农作物株高数据的方法，所述观测方法为：
通过人机交互装置向中央处理器发送指令，控制测量机器人在农田里移动至测量点；
通过图像采集装置采集的实时画面调整图像采集装置的高度，图像采集装置采集图像信息发送至中央处理器；
中央处理器内的图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点；
数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，确定农作物高度；
农作物高度数值通过中央处理器发送至人机交互装置进行显示并记录。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例公开了一种自动观测农作物株高数据的系统及方法，通过测量机器人上的图像采集装置拍摄农作物与数字标尺的对比照片，利用中央处理器对拍摄照片进行分析，得出农作物高度，与上一次测量的农作物高度数据有效值进行比对计算差值，中央处理器通过差值调整图像采集装置高度，通过预置执行命令模块定时自动采集农作物高度数据自动进行下一次图像采集，实现农作物高度自动测量，有助于农作物生长情况的分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的一种自动观测农作物株高数据的系统测量示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种自动观测农作物株高数据的系统的数字标尺示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种自动观测农作物株高数据的系统的流程图；
图中：1-测量机器人、2-图像采集装置、3-数字标尺。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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。
实施例1
参考图1，本实施例公开了一种自动观测农作物株高数据的系统，所述自动观测农作物株高数据的系统包括：图像采集装置2、中央处理器、人机交互装置和数字标尺3，所述图像采集装置2安装在可行走的测量机器人1上，图像采集装置2在测量机器人1上能够纵向移动，所述图像采集装置2采集农作物与数字标尺3对比照片，拍摄完成后传送至中央处理器进行图像分析提取农作物高度数据，并与上一次测量的农作物高度数据有效值进行比对计算差值，中央处理器通过差值调整图像采集装置2高度，自动进行下一次图像采集。
测量机器人1上安装有承载杆，图像采集装置2安装在承载杆端部，承载杆通过滑块与丝杠连接，测量机器人1底部安装电机，电机的输出端与丝杠连接，电机带动丝杠转动调节承载杆的位置，电机通过电机控制器与中央处理器连接，中央处理器能够控制电机旋转的方向和旋转的圈数。
数字标尺3插设在农田中，数字标尺3的零点与地面齐平，数字标尺3带有数字刻度的一侧喷涂荧光粉，荧光具有较高的识别度，在数字标尺3上喷涂荧光粉有助于图像采集装置2识别拍摄，能够更加准确测算农作物高度。图像采集装置2水平采集农作物与数字标尺3重叠的图像，数字标尺3下部被农作物遮挡，图像采集装置2无法采集到荧光信息，数字标尺3上部未被农作物遮挡，荧光信号能够被图像采集装置2准确捕捉，图像采集装置2进行采集拍摄，拍摄后的图片发送至中央处理器。
中央处理器内包括图像处理模块、数据提取模块、数据比对模块、数据转换模块和电机控制模块，所述图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺3上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点，所述数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，荧光分界点对应的刻度值即为农作物高度，所述数据比对模块将测得的农作物高度数据与上一次测量的农作物高度有效值的最小值进行比对计算差值，所述数据转换模块将计算的差值转化为丝杠旋转圈数和丝杠旋转方向，所述电机控制模块与电机控制器连接，控制电机转动，调整图像采集装置2高度，进行下一次图像采集，自动观测农作物株高数据的系统设置有预置执行命令模块，所述预置执行命令模块定时自动采集农作物高度数据。
人机交互装置与中央处理器连接，人机交互装置向中央处理器发送指令并接收中央处理器发送的处理结果，采集的农作物高度数据通过中央处理器发送至人机交互装置进行显示并保存，有助于对农作物的生长情况做出分析判断。
实施例2
本实施例公开了一种自动观测农作物株高数据的方法，所述观测方法为：
通过人机交互装置向中央处理器发送指令，控制测量机器人1在农田里移动至测量点；
通过图像采集装置2采集的实时画面调整图像采集装置2的高度，图像采集装置2采集图像信息发送至中央处理器；
中央处理器内的图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺3上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点；
数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，确定农作物高度；
农作物高度数值通过中央处理器发送至人机交互装置进行显示并记录。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述自动观测农作物株高数据的系统包括：图像采集装置(2)、中央处理器、人机交互装置和数字标尺(3)，所述图像采集装置(2)安装在可行走的测量机器人(1)上，图像采集装置(2)在测量机器人(1)上能够纵向移动，所述图像采集装置(2)采集农作物与数字标尺(3)对比照片，拍摄完成后传送至中央处理器进行图像分析提取农作物高度数据，并与上一次测量的农作物高度数据有效值进行比对计算差值，中央处理器通过差值调整图像采集装置(2)高度，自动进行下一次图像采集，所述人机交互装置与中央处理器连接。
2.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述人机交互装置向中央处理器发送指令并接收中央处理器发送的处理结果。
3.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述测量机器人(1)上安装有承载杆，图像采集装置(2)安装在承载杆端部，承载杆通过滑块与丝杠连接，测量机器人(1)底部安装电机，电机的输出端与丝杠连接，电机带动丝杠转动调节承载杆的位置，所述电机通过电机控制器与中央处理器连接。
4.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述数字标尺(3)插设在农田中，数字标尺(3)的零点与地面齐平，数字标尺(3)带有数字刻度的一侧喷涂荧光粉。
5.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述图像采集装置(2)水平采集农作物与数字标尺(3)重叠的图像，数字标尺(3)下部被农作物遮挡，图像采集装置(2)无法采集到荧光信息，数字标尺(3)上未被农作物遮挡的部分，荧光信息由图像采集装置(2)进行采集，采集后的图片发送至中央处理器。
6.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述中央处理器内包括图像处理模块、数据提取模块、数据比对模块、数据转换模块和电机控制模块，所述图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺(3)上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点，所述数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，确定农作物高度，所述数据比对模块将测得的农作物高度数据与上一次测量的农作物高度有效值的最小值进行比对计算差值，所述数据转换模块将计算的差值转化为丝杠旋转圈数和丝杠旋转方向，所述电机控制模块与电机控制器连接，控制电机转动，调整图像采集装置(2)高度，进行下一次图像采集。
7.如权利要求1所述的一种自动观测农作物株高数据的系统，其特征在于，所述自动观测农作物株高数据的系统设置有预置执行命令模块，所述预置执行命令模块定时自动采集农作物高度数据。
8.一种自动观测农作物株高数据的方法，其特征在于，所述观测方法为：
通过人机交互装置向中央处理器发送指令，控制测量机器人(1)在农田里移动至测量点；
通过图像采集装置(2)采集的实时画面调整图像采集装置(2)的高度，图像采集装置(2)采集图像信息发送至中央处理器；
中央处理器内的图像处理模块根据采集的图片中的荧光信息与数字标尺(3)上的刻度进行匹配，分辨荧光信息的分界点；
数据提取模块将荧光分界点对应的刻度值进行识别提取，确定农作物高度；
农作物高度数值通过中央处理器发送至人机交互装置进行显示并记录。
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