CN115024080A - 一种灌木平茬方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种灌木平茬方法，涉及灌木收割技术领域，针对目前防风固沙灌木分布区域进行平茬工作时容易出现遗落的问题，利用航拍获取灌木分布区域图像并识别灌木分布位置信息，在规划平茬路径并执行时，通过平茬机实时采集平茬路径上实际的灌木分布情况，并依据此信息对灌木分布进行更新，从而对规划路径进行校正，提高平茬覆盖精度，减少遗漏。
Description
技术领域
本发明涉及灌木收割技术领域，具体涉及一种灌木平茬方法。
背景技术
为预防土地沙化，通过在沙地种植大量防风固沙的灌木来改善，改善当地及周边地区的生态环境。用于防风固沙的灌木在移植2至3年后，需要从根颈处全部剪截去上面的枝条，使之重新发出通直而粗壮的主干，即进行平茬，以使其保持旺盛的生长，延迟衰退，稳固生态效益。
由于防风固沙的灌木分布范围广，并且分布不均匀，地形复杂，集中收割难度较大，分散的灌木实现自动平茬较为困难；虽然现有技术中存在小范围林场、草场内的平茬作业路径规划方法，但其仅适用于小范围、集中分布区域，平茬机能够在范围内连续进行作业，直至覆盖整个范围；但并不适用于防风固沙灌木的大范围不均匀分布的情况，灌木的分布情况难以获取，灌木种植规划位置与实际灌木分布位置存在偏差，导致规划路径与实际灌木分布情况不一致，平茬机难以有效执行平茬工作；另外，即使通过卫星图等方式进行了灌木分布情况的重新获取，但由于图像识别误差等问题，导致规划路径与实际分布情况仍存在偏差，容易导致灌木平茬不彻底、存在遗漏等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种灌木平茬方法，利用航拍获取灌木分布区域图像并识别灌木分布位置信息，在规划平茬路径并执行时，通过平茬机实时采集平茬路径上实际的灌木分布情况，并依据此信息对灌木分布进行更新，从而对规划路径进行校正，提高平茬覆盖精度，减少遗漏。
本发明的第一目的是提供一种灌木平茬方法，采用以下方案：
获取待平茬区域图像并处理，得到区域内灌木的第一分布信息；
依据第一分布信息规划平茬路径，平茬机依据规划路径执行平茬；
平茬机移动过程中采集路径上的灌木分布情况，关联平茬机实时位置作为灌木的第二分布信息；
以第二分布信息校正平茬路径，并依据校正后的平茬路径执行后续平茬。
进一步地，对待平茬区域进行航拍，获取三维图像并分辨灌木，确定灌木的地理位置信息。
进一步地，依据灌木的地理位置信息结合平茬区域地理信息得到区域内灌木的第一分布信息。
进一步地，所述平茬机上布置有高度不同的红外测距仪，获取平茬机前方灌木分布情况，判断平茬机是否接触灌木并检测前方设定距离内是否存在下一待平茬灌木。
进一步地，所述平茬机上的红外测距仪分为高低不同的两组，位于相对低位置一组的红外测距仪用于探测平茬机工作区域是否存在灌木，位于相对高位置一组的红外测距仪用于检测设定距离内是否存在下一待平茬灌木区域。
进一步地，若红外测距仪均未在该平茬路径的设定区域内检测到目标，则调整平茬机姿态朝向，扩大红外测距仪探测范围，获取平茬路径周围灌木分布情况，作为第二分布信息。
进一步地，对平茬路径进行寻优，选取寻优后的一条平茬路径发送至平茬机执行。
进一步地，规划平茬路径后，依据第一分布信息计算灌木的地理位置信息并发送至平茬机，结合实时获取的灌木第二分布信息进行灌木分布信息的校正。
进一步地，在校正灌木分布信息后，调整规划路径，并执行后续平茬。
进一步地，控制器对待平茬区域图像进行处理并规划平茬路径，平茬过程中获取的灌木分布情况发送至控制器处理。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)针对目前防风固沙灌木分布区域进行平茬工作时容易出现遗落的问题，利用航拍获取灌木分布区域图像并识别灌木分布位置信息，在规划平茬路径并执行时，通过平茬机实时采集平茬路径上实际的灌木分布情况，并依据此信息对灌木分布进行更新，从而对规划路径进行校正，提高平茬覆盖精度，减少遗漏。
(2)将灌木的地理位置信息和平茬路径输入到自动平茬机上，并结合实时反射回图像处理器上的红外测距仪信号的距离波动变化图像，二者相辅校正，根据此确定平茬机的现处位置同时进行准确调整，完成全部灌木林平茬工作，提高平茬精度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1中灌木平茬方法的流程示意图。
图2为本发明实施例1中灌木平茬方法各个部分的组成示意图。
图中，1.无人机；2.第一分布信息；3.控制器；4.指南针；5.红外测距仪；6.平茬机；7.灌木林。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中，如图1-图2所示，给出一种灌木平茬方法。
如图2所示的灌木平茬方法，利用无人机1、平茬机6、控制器3和红外测距仪5进行灌木分布信息获取、路径规划和平茬作业。
另外，红外测距仪5系统内含两个红外测距仪5，且都装置在自动平茬机6上，一个处于较高位，一个处于较低位，两个红外测距仪5内置指南针4。
具体的，如图1所示，灌木平茬方法包括：
获取待平茬区域图像并处理，得到区域内灌木的第一分布信息2；
依据第一分布信息2规划平茬路径，平茬机6依据规划路径执行平茬；
平茬机6移动过程中采集路径上的灌木分布情况，关联平茬机6实时位置作为灌木的第二分布信息；
以第二分布信息校正平茬路径，并依据校正后的平茬路径执行后续平茬。
对于待平茬区域的图像，通过航拍的方式获取，对待平茬区域进行航拍，获取三维图像并分辨灌木以及灌木林7，确定灌木的地理位置信息。依据灌木的地理位置信息结合平茬区域地理信息得到区域内灌木的第一分布信息2。
本实施例中，对需要进行平茬的灌木林7采用无人机1航拍技术，倾斜摄影得到其三维图像，利用已成型的技术(如决策树和卷积神经网络)分辨灌木，确定灌木的地理位置信息，即获取灌木的第一分布信息2。
对于平茬路径的规划，根据灌木的地理位置信息，通过控制器3利用现有路径规划方法进行初步的路径规划，在路径规划后进行寻优，规划灌木的最优平茬路径，选取寻优后的一条平茬路径发送至平茬机6执行。
对于平茬机6的布置，如图2所示，将两个分别内置了指南针4的红外测距仪5竖直安装在自动平茬机6的上前方，一个放在较低位置，另一个放在较高位置。当动平茬机6行驶在灌木路径上进行操作的时候，处于低位的红外测距仪5用于探测自动平茬机6所处实际位置的正前方是否有灌木存在；处于高位的则用于探测距离自动平茬机6较远处是否有灌木存在。
平茬机6上的红外测距仪5分为高低不同的两组，位于相对低位置一组的红外测距仪5用于探测平茬机6工作区域是否存在灌木，位于相对高位置一组的红外测距仪5用于检测设定距离内是否存在下一待平茬灌木区域。
若有信号被反射回来，说明平茬机6可向前行驶继续平茬；若无信号被反射回来，说明该条灌木路径已平茬完成。此时，结合指南针4将自动平茬机6转动大致角度继续探测，直至反射回需要进行平茬的新灌木路径的信号，平茬机6调整行驶路径，实现自动平茬。
若红外测距仪5均未在该平茬路径的设定区域内检测到目标，则调整平茬机6姿态朝向，扩大红外测距仪5探测范围，获取平茬路径周围灌木分布情况，作为第二分布信息。
在本实施例中，为了得到更高的定位精度，避免自动平茬机6在自动判别的机器误差，采用红外测距仪5进行灌木分布识别。
红外测距仪5主要由调制光发射单元、接收单元、测相单元、计数显示单元、逻辑控制单元和电源变换器等部分组成。
红外测距仪5利用红外线传播时的不扩散原理，可以实时获得准确的相对地理距离，即当红外线从测距仪发出碰到障碍物而反射回来被测距仪接收到，再根据红外线从发出到被接收到的时间及红外线的传播速度就可以算出距离。
本实施例中采用的激光红外线测距仪测量距离一般在200米内，精度在2mm左右。相比于其它测距定位工具，红外测距仪5具有体积小、重量轻、操作简便、测距速度快、精度高、价格低廉等优点。
将灌木的地理位置信息和平茬路径输入到自动平茬机6上，并结合实时反射回图像处理器上的红外测距仪5信号的距离波动变化图像，二者相辅校正，根据此确定平茬机6的现处位置同时进行准确调整，完成全部灌木林7平茬工作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种灌木平茬方法，其特征在于，包括：
获取待平茬区域图像并处理，得到区域内灌木的第一分布信息；
依据第一分布信息规划平茬路径，平茬机依据规划路径执行平茬；
平茬机移动过程中采集路径上的灌木分布情况，关联平茬机实时位置作为灌木的第二分布信息；
以第二分布信息校正平茬路径，并依据校正后的平茬路径执行后续平茬。
2.如权利要求1所述的灌木平茬方法，其特征在于，对待平茬区域进行航拍，获取三维图像并分辨灌木，确定灌木的地理位置信息。
3.如权利要求2所述的灌木平茬方法，其特征在于，依据灌木的地理位置信息结合平茬区域地理信息得到区域内灌木的第一分布信息。
4.如权利要求1所述的灌木平茬方法，其特征在于，所述平茬机上布置有高度不同的红外测距仪，获取平茬机前方灌木分布情况，判断平茬机是否接触灌木并检测前方设定距离内是否存在下一待平茬灌木。
5.如权利要求4所述的灌木平茬方法，其特征在于，所述平茬机上的红外测距仪分为高低不同的两组，位于相对低位置一组的红外测距仪用于探测平茬机工作区域是否存在灌木，位于相对高位置一组的红外测距仪用于检测设定距离内是否存在下一待平茬灌木区域。
6.如权利要求5所述的灌木平茬方法，其特征在于，若红外测距仪均未在该平茬路径的设定区域内检测到目标，则调整平茬机姿态朝向，扩大红外测距仪探测范围，获取平茬路径周围灌木分布情况，作为第二分布信息。
7.如权利要求1所述的灌木平茬方法，其特征在于，对平茬路径进行寻优，选取寻优后的一条平茬路径发送至平茬机执行。
8.如权利要求1所述的灌木平茬方法，其特征在于，规划平茬路径后，依据第一分布信息计算灌木的地理位置信息并发送至平茬机，结合实时获取的灌木第二分布信息进行灌木分布信息的校正。
9.如权利要求8所述的灌木平茬方法，其特征在于，在校正灌木分布信息后，调整规划路径，并执行后续平茬。
10.如权利要求1所述的灌木平茬方法，其特征在于，控制器对待平茬区域图像进行处理并规划平茬路径，平茬过程中获取的灌木分布情况发送至控制器处理。
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