CN115996318B - 一种苗木栽植数字化管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种苗木栽植数字化管理系统及方法，属于图像数据处理技术领域，通过可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置的配合方案，可以针对性解决苗木栽植环境复杂性和多样性的难题，在使用时，各个检测装置和调节装置适应性开启，相较于传统方案而言人力成本更低且局限性更小。考虑到苗木栽植的目标位置处可能存在地面不平整的情况，因此，针对性设计摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置的配合方案，可克服以上缺陷；并且，各个装置有序配合启动可降低系统能耗，减少系统装置误动作的可能性，等。
Description
技术领域
本发明属于图像数据处理技术领域，具体涉及一种苗木栽植数字化管理系统及方法。
背景技术
在造林行业中苗木栽植的管理往往是从苗木的数量入手，统计苗木完成栽植和未完成栽植的数量，从而侧面监控苗木栽植的具体情况，但是，这种传统方式统计信息单一、不全面，无法使相关管理人员快速、全面的了解苗木栽植的具体情况；现阶段也有正面监控苗木栽植情况的相关研究，但也只是采集苗木栽植的现场数据，并通过数据远程传输实现相关管理人员远程监控。
但是，我们在实际管理运营中发现，采用正面监控苗木栽植情况的方式中，苗木栽植现场数据的采集较为困难，由于苗木栽植的环境复杂性和多样性，现场数据监控设备在使用时，均需要人为干预，苗木栽植环境越复杂，则人力成本越高，是现阶段苗木栽植管理运营的痛点。
因此，现阶段需设计一种苗木栽植数字化管理系统及方法，来解决以上问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种苗木栽植数字化管理系统及方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，可根据苗木栽植的环境复杂性和多样性，自适应调节进行苗木栽植的管理运营。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种苗木栽植数字化管理系统，其特征在于，包括可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置、主控制装置；所述主控制装置与所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置连接；
所述可移动摄像装置用于移动至苗木栽植的目标位置处采集现场的图像数据；
所述摄像平衡检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否处于平衡状态（即，可移动摄像装置移动至苗木栽植的目标位置时，该目标位置的地面是否水平，若是，则可移动摄像装置处于平衡状态，否则，可移动摄像装置处于非平衡状态。）；
所述摄像平衡调节装置用于将所述可移动摄像装置调节至平衡状态；
所述栽植面积检测装置用于检测苗木栽植的栽植面积；
所述摄像高度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的高度；
所述摄像角度检测装置用于检测所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度；
所述摄像角度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度。
进一步的，所述主控制装置控制所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置移动至苗木栽植的目标位置处时，所述主控制装置控制所述摄像平衡检测装置开启；
当所述摄像平衡检测装置检测到所述可移动摄像装置处于非平衡状态时，所述主控制装置控制所述摄像平衡调节装置开启。
进一步的，当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的轮廓图像数据时；
所述主控制装置控制所述栽植面积检测装置、摄像角度检测装置开启，所述栽植面积检测装置检测到苗木栽植的栽植面积后，所述主控制装置匹配映射出与所述栽植面积对应的所述可移动摄像装置上摄像头的设定高度和设定摄像角度；
所述主控制装置根据所述设定高度控制所述摄像高度调节装置开启；
若所述摄像角度检测装置检测到所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度与所述设定摄像角度不同，则所述主控制装置根据所述设定摄像角度控制所述摄像角度调节装置开启。
进一步的，还包括苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置；所述主控制装置分别与所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置连接；
所述苗木高度检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木的高度，记为单棵苗木高度；
所述苗木位置检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木是否位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述摄像转动调节装置用于转动调节所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的单棵苗木图像数据时，所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置开启；所述主控制装置根据所述单棵苗木高度控制所述摄像高度调节装置开启；
当所述苗木位置检测装置检测到与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木未位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置时，所述主控制装置控制所述摄像转动调节装置开启。
进一步的，还包括生长趋势识别装置，所述生长趋势识别装置与所述主控制装置连接；
所述生长趋势识别装置用于根据所述单棵苗木图像数据识别该单棵苗木的生长趋势是否可能与所述可移动摄像装置发生碰撞。
进一步的，还包括刮风强度检测装置，所述刮风强度检测装置与所述主控制装置连接；
所述刮风强度检测装置用于检测所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度是否超出设定刮风强度。
进一步的，还包括碰撞检测装置，所述碰撞检测装置与所述主控制装置连接；
所述碰撞检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否被苗木枝叶碰撞。
进一步的，所述主控制装置控制所述刮风强度检测装置常开，控制所述碰撞检测装置常闭；
当所述刮风强度检测装置检测到所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度超出设定刮风强度时，所述主控制装置控制所述碰撞检测装置开启。
进一步的，还包括无线通信装置和智能终端，所述主控制装置通过所述无线通信装置与所述智能终端网络连接。
一种苗木栽植数字化管理方法，采用如上述的一种苗木栽植数字化管理系统进行苗木栽植数字化管理。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本方案其中一个有益效果在于，通过可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置的配合方案，可以针对性解决苗木栽植环境复杂性和多样性的难题，在使用时，各个检测装置和调节装置适应性开启，相较于传统方案而言人力成本更低且局限性更小。考虑到苗木栽植的目标位置处可能存在地面不平整的情况，因此，针对性设计摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置的配合方案，可克服以上缺陷；并且，各个装置有序配合启动可降低系统能耗，减少系统装置误动作的可能性。
附图说明
图1为本方案实施方式的系统结构示意图；
图2为本方案实施方式的系统运行原理示意图；
图3为本方案实施方式的系统另一种优化结构示意图；
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-附图3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
如图1所示，提出一种苗木栽植数字化管理系统，其特征在于，包括可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置、主控制装置；所述主控制装置与所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置连接；
所述可移动摄像装置用于移动至苗木栽植的目标位置处采集现场的图像数据；
所述摄像平衡检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否处于平衡状态（即，可移动摄像装置移动至苗木栽植的目标位置时，该目标位置的地面是否水平，若是，则可移动摄像装置处于平衡状态，否则，可移动摄像装置处于非平衡状态。）；
所述摄像平衡调节装置用于将所述可移动摄像装置调节至平衡状态；
所述栽植面积检测装置用于检测苗木栽植的栽植面积；
所述摄像高度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的高度；
所述摄像角度检测装置用于检测所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度；
所述摄像角度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度。
上述方案中，通过可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置的配合方案，可以针对性解决苗木栽植环境复杂性和多样性的难题，在使用时，各个检测装置和调节装置适应性开启，相较于传统方案而言人力成本更低且局限性更小。
进一步的，如图2所示，所述主控制装置控制所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置移动至苗木栽植的目标位置处时，所述主控制装置控制所述摄像平衡检测装置开启；
当所述摄像平衡检测装置检测到所述可移动摄像装置处于非平衡状态时，所述主控制装置控制所述摄像平衡调节装置开启。
上述方案中，考虑到苗木栽植的目标位置处可能存在地面不平整的情况（即，地面凹凸不平，可移动摄像装置移动至该位置时会发生倾斜，从而影响后续的苗木栽植数据监控等。），因此，针对性设计摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置的配合方案，可克服以上缺陷；并且，各个装置有序配合启动可降低系统能耗，减少系统装置误动作的可能性。
进一步的，当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的轮廓图像数据时；
所述主控制装置控制所述栽植面积检测装置、摄像角度检测装置开启，所述栽植面积检测装置检测到苗木栽植的栽植面积后，所述主控制装置匹配映射出与所述栽植面积对应的所述可移动摄像装置上摄像头的设定高度和设定摄像角度；
所述主控制装置根据所述设定高度控制所述摄像高度调节装置开启；
若所述摄像角度检测装置检测到所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度与所述设定摄像角度不同，则所述主控制装置根据所述设定摄像角度控制所述摄像角度调节装置开启。
上述方案中，由于栽植面积不同，可移动摄像装置上摄像头（考虑摄像头的最佳摄像效果）的高度和摄像角度也不同，因此，栽植面积、摄像头高度、摄像头摄像角度三者设计为绑定关系，当栽植面积确定时，摄像头高度、摄像头摄像角度也唯一确定；通过栽植面积检测装置、摄像角度检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度调节装置之间的配合，可适应性采集苗木栽植现场效果最佳的轮廓图像数据。
进一步的，如图3所示，还包括苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置；所述主控制装置分别与所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置连接；
所述苗木高度检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木的高度，记为单棵苗木高度；
所述苗木位置检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木是否位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述摄像转动调节装置用于转动调节所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的单棵苗木图像数据时，所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置开启；所述主控制装置根据所述单棵苗木高度控制所述摄像高度调节装置开启；
当所述苗木位置检测装置检测到与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木未位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置时，所述主控制装置控制所述摄像转动调节装置开启。
上述方案中，需采集苗木栽植现场的单棵苗木图像数据时，考虑到摄像头的朝向与目标苗木的位置不对应问题（即，摄像头没有正对目标苗木），以及目标苗木的高度与摄像头的高度是否匹配的问题，通过苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置等之间的配合，可克服上述缺陷。
进一步的，还包括生长趋势识别装置，所述生长趋势识别装置与所述主控制装置连接；
所述生长趋势识别装置用于根据所述单棵苗木图像数据识别该单棵苗木的生长趋势是否可能与所述可移动摄像装置发生碰撞。
上述方案中，考虑到苗木生长期的生长较快，可移动摄像装置在目标位置进行监控，待苗木生长一段周期后，可能会与可移动摄像装置发生碰撞，因此，设计生长趋势识别装置进行识别判断，可为相关栽植管理人员提供碰撞警示信息。
进一步的，还包括刮风强度检测装置，所述刮风强度检测装置与所述主控制装置连接；
所述刮风强度检测装置用于检测所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度是否超出设定刮风强度。
进一步的，还包括碰撞检测装置，所述碰撞检测装置与所述主控制装置连接；
所述碰撞检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否被苗木枝叶碰撞。
进一步的，所述主控制装置控制所述刮风强度检测装置常开，控制所述碰撞检测装置常闭；
当所述刮风强度检测装置检测到所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度超出设定刮风强度时，所述主控制装置控制所述碰撞检测装置开启。
上述方案中，考虑到苗木枝叶受刮风天气影响时会摇动，当刮风强度较大时，苗木枝叶摇动幅度也变大，若苗木处于枝叶茂盛阶段，存在苗木枝叶碰撞摄像头的可能性，尤其是摄像头在采集苗木栽植现场的单棵苗木图像数据时（此时摄像头高度与苗木高度相当）；通过刮风强度检测装置、碰撞检测装置对上述情况进行有效检测，便于栽植相关管理人员进行人为干预，避免设备发生故障等。
进一步的，还包括无线通信装置和智能终端，所述主控制装置通过所述无线通信装置与所述智能终端网络连接，可实现数据的远程交互。
一种苗木栽植数字化管理方法，采用如上述的一种苗木栽植数字化管理系统进行苗木栽植数字化管理。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种苗木栽植数字化管理系统，其特征在于，包括可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置、主控制装置；所述主控制装置与所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置连接；
所述可移动摄像装置用于移动至苗木栽植的目标位置处采集现场的图像数据；
所述摄像平衡检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否处于平衡状态；
所述摄像平衡调节装置用于将所述可移动摄像装置调节至平衡状态；
所述栽植面积检测装置用于检测苗木栽植的栽植面积；
所述摄像高度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的高度；
所述摄像角度检测装置用于检测所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度；
所述摄像角度调节装置用于调节所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度；
所述主控制装置控制所述可移动摄像装置、摄像平衡检测装置、摄像平衡调节装置、栽植面积检测装置、摄像高度调节装置、摄像角度检测装置、摄像角度调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置移动至苗木栽植的目标位置处时，所述主控制装置控制所述摄像平衡检测装置开启；
当所述摄像平衡检测装置检测到所述可移动摄像装置处于非平衡状态时，所述主控制装置控制所述摄像平衡调节装置开启；
当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的轮廓图像数据时；
所述主控制装置控制所述栽植面积检测装置、摄像角度检测装置开启，所述栽植面积检测装置检测到苗木栽植的栽植面积后，所述主控制装置匹配映射出与所述栽植面积对应的所述可移动摄像装置上摄像头的设定高度和设定摄像角度；
所述主控制装置根据所述设定高度控制所述摄像高度调节装置开启；
若所述摄像角度检测装置检测到所述可移动摄像装置上摄像头的摄像角度与所述设定摄像角度不同，则所述主控制装置根据所述设定摄像角度控制所述摄像角度调节装置开启；
还包括苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置；所述主控制装置分别与所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置连接；
所述苗木高度检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木的高度，记为单棵苗木高度；
所述苗木位置检测装置用于检测与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木是否位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述摄像转动调节装置用于转动调节所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置；
所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置、摄像转动调节装置常闭；
当所述可移动摄像装置需采集苗木栽植现场的单棵苗木图像数据时，所述主控制装置控制所述苗木高度检测装置、苗木位置检测装置开启；所述主控制装置根据所述单棵苗木高度控制所述摄像高度调节装置开启；
当所述苗木位置检测装置检测到与所述可移动摄像装置距离最近的单棵苗木未位于所述可移动摄像装置上摄像头的朝向位置时，所述主控制装置控制所述摄像转动调节装置开启；
还包括生长趋势识别装置，所述生长趋势识别装置与所述主控制装置连接；
所述生长趋势识别装置用于根据所述单棵苗木图像数据识别该单棵苗木的生长趋势是否可能与所述可移动摄像装置发生碰撞；
还包括刮风强度检测装置，所述刮风强度检测装置与所述主控制装置连接；
所述刮风强度检测装置用于检测所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度是否超出设定刮风强度；
还包括碰撞检测装置，所述碰撞检测装置与所述主控制装置连接；
所述碰撞检测装置用于检测所述可移动摄像装置是否被苗木枝叶碰撞；
所述主控制装置控制所述刮风强度检测装置常开，控制所述碰撞检测装置常闭；
当所述刮风强度检测装置检测到所述可移动摄像装置所在环境的刮风强度超出设定刮风强度时，所述主控制装置控制所述碰撞检测装置开启。
2.根据权利要求1所述的一种苗木栽植数字化管理系统，其特征在于，还包括无线通信装置和智能终端，所述主控制装置通过所述无线通信装置与所述智能终端网络连接。
3.一种苗木栽植数字化管理方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的一种苗木栽植数字化管理系统进行苗木栽植数字化管理。
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