CN118131257A - 农业植株高度检测的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种农业植株高度检测的方法和装置，该方法包括：测量第一点云数据，根据第一点云数据确定检测模块至初始地面的第一竖直高度，初始地面为植株未生长之前的地面，测量第二点云数据，根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度。通过激光雷达检测初始地面高度以及植株生长高度进行计算得到准确的植株高度，解决高度测量不准确的问题。

Description

农业植株高度检测的方法和装置
技术领域
本申请涉及农作物高度检测技术领域，并且更具体地，涉及一种农业植株高度检测的方法和装置。
背景技术
农业作业机械自动化无人化是一个趋势，作为精准农业的基础作业精准整平已经大面积的接受及被应用，在农作物生长的过程中，使用植株高度检测装置对农作物的生长状态进行监控。在监控农作物生长状态的过程中，需要激光雷达进行测量植株高度，此时，植株高度需要尽量保持高度一致以便于雷达监测操作。
如何在使用激光雷达时候更加精准的对植株高度进行测量，是值得考虑的问题。
发明内容
本申请提供一种农业植株高度检测的方法和装置，旨在将检测装置安装在田地四周，通过激光雷达检测初始地面高度以及植株生长高度进行计算得到准确的植株高度的问题。
第一方面，提供了一种农业植株高度检测的装置，该装置包括：检测模块和旋转平台，检测模块通过旋转平台安装在农田中；检测模块包括：雷达单元和处理单元；雷达单元用于测量第一点云数据，处理单元用于根据第一点云数据确定检测模块至初始地面的第一竖直高度，初始地面为植株未生长之前的地面，雷达单元还用于测量第二点云数据，处理单元用于根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；处理单元还用于根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度。
基于上述方案，将检测模块安装在农田中，通过使用检测模块中的雷达单元测量初始地面高度，得到初始地面的平整情况；在植株生长的过程中，使用雷达单元测量植株高度以及因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，通过计算得到植株的真正高度，可以消除地面以及农作物生长过程中因农作物隆起或者凹陷的地面高度因素，得到更加精准的植株高度，从而精准的分析农作物的生长状态。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，检测模块还包括减震单元和传感器，传感器用于感测振动，并发送用于指示振动的指示信号至减震单元，减震单元用于根据指示信号消除振动。
基于上述方案，在检测模块中加入减震单元和传感器，通过传感器检测振动信号发送至减震单元后，减震单元消除该振动信号，从而使得雷达单元在检测植株高度的时候不受自身震动以及环境震动的影响。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，雷达单元用于接收植株种植时的种点位置；处理单元用于根据种点位置，测量第二点云数据。
基于上述方案，检测模块测得的第二点云数据与种点位置对应，以确保检测模块可以确定测得的数据是哪一个植株的数据，以进行后续高度的计算。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，处理单元用于根据第一点云数据判断初始地面是否平整得到第一判断结果，根据第二点云数据判断植株是否生长于隆起或凹陷地面得到第二判断结果，且根据第一判断结果、第二判断结果、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度计算得到植株高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，雷达单元用于测量得到检测模块的第一测量区域对应的第一点云数据，根据第一点云数据确定检测模块至第一测量区域对应的初始地面的第一竖直高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，雷达单元用于测量检测模块对应的第一测量区域的第一点云数据，处理单元根据第一点云数据确定检测模块至第一测量区域中初始地面的第一竖直高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，处理单元用于测量第一测量区域的第二点云数据；将第一测量区域分成至少一个第二测量区域，根据第二点云确定检测模块至每个第二测量区域中初始地面的第二竖直高度、以及检测模块到每个第二测量区域中因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，处理单元用于对第一点云数据进行预处理和曲面拟合以判断初始地面是否平整；和/或，处理单元用于：对第二点云数据进行预处理和曲面拟合，以判断植株是否生长于隆起或凹陷地面；其中，预处理包括滤波、去噪和点云配准。
基于上述方案，对第一点云数据和/或第二点云数据进行预处理和曲面拟合，通过预处理可以在得到更加精准的点云数据外，通过曲面拟合，可以更加精准的植株高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，处理单元用于在初始地面平整，且植株生长于平整地面的情况下，将第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值作为植株高度；或者，在初始地面平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，将第一差值与第三竖直高度的第二差值作为植株高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，处理单元用于在初始地面不平整，且植株生长于平整地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；将修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值作为植株高度；或者，在初始地面不平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；计算修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值，将第一差值与第三竖直高度的第二差值作为植株高度。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，测量第二点云数据，包括：确定植株所处的生长阶段；根据植株所处的生长阶段，确定第二点云数据的测量频率；根据测量频率测量第二点云数据。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，植株所处的生长阶段，包括：生长初期、生长中期和生长后期，生长初期对应第一测量频率，生长中期对应第二测量频率，生长后期对应第三测量频率，其中，第二测量频率大于第一测量频率，第一测量频率大于第三测量频率。
第二方面，提供了一种农业植株高度检测的方法，应用于农业植株高度检测装置，该装置包括检测模块和旋转平台，检测模块通过旋转平台安装在农田中，该方法包括：测量第一点云数据，根据第一点云数据确定检测模块至初始地面的第一竖直高度，初始地面为植株未生长之前的地面，测量第二点云数据，根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度。
基于上述方案，将检测模块安装在农田中，通过使用检测模块中的雷达单元测量初始地面高度，得到初始地面的平整情况；在植株生长的过程中，使用雷达单元测量植株高度以及因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，通过计算得到植株的真正高度，可以消除地面以及农作物生长过程中因农作物隆起或者凹陷的地面高度因素，得到更加精准的植株高度，从而精准的分析农作物的生长状态。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，在测量第一点云数据和/或测量第二点云数据之前，该方法还包括：传感器感测振动，减震单元减小振动。
基于上述方案，在检测模块中加入减震单元和传感器，通过传感器检测振动信号发送至减震单元后，减震单元消除该振动信号，从而使得雷达单元在检测植株高度的时候不受自身震动以及环境震动的影响。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，检测模块接收植株种植时的种点位置；测量第二点云数据，包括：根据种点位置，测量第二点云数据。
基于上述方案，检测模块测得的第二点云数据与种点位置对应，以确保检测模块可以确定测得的数据是哪一个植株的数据，以进行后续高度的计算。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：
根据第一点云数据判断初始地面是否平整得到第一判断结果，根据第二点云数据判断植株是否生长于隆起或凹陷地面得到第二判断结果，且根据第一判断结果、第二判断结果、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度计算得到植株高度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，检测模块测量第一点云数据，包括：测量得到检测模块的第一测量区域对应的第一点云数据，根据第一点云数据确定检测模块至第一测量区域对应的初始地面的第一竖直高度。
基于上述方案，通过测量检测模块对应区域的第一点云数据，而非整个地块的点云数据，可以更加精准的得到该检测模块测量高度值。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，测量第二点云数据，根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度，包括：测量第一测量区域的第二点云数据；将第一测量区域分成至少一个第二测量区域，根据第二点云确定检测模块至每个第二测量区域中初始地面的第二竖直高度、以及检测模块到每个第二测量区域中因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，该方法还包括：对第一点云数据进行预处理和曲面拟合以判断初始地面是否平整；和/或，对第二点云数据进行预处理和曲面拟合，以判断植株是否生长于隆起或凹陷地面；其中，预处理包括滤波、去噪和点云配准。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：在初始地面平整，且植株生长于平整地面的情况下，将第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值作为植株高度；或者，在初始地面平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，将第一差值与第三竖直高度的第二差值作为植株高度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：在初始地面不平整，且植株生长于平整地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；将修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值作为植株高度；或者，在初始地面不平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；计算修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值，将第一差值与第三竖直高度的第二差值作为植株高度。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，测量第二点云数据，包括：确定植株所处的生长阶段；根据植株所处的生长阶段，确定第二点云数据的测量频率；根据测量频率测量第二点云数据。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，植株所处的生长阶段，包括：
植株所处的生长阶段包括：生长初期、生长中期和生长后期，生长初期对应第一测量频率，生长中期对应第二测量频率，生长后期对应第三测量频率，其中，第二测量频率大于第一测量频率，第一测量频率大于第三测量频率。第三方面，提供了一种农业植株高度检测的系统，包括如权利要求9至16中任一项的多个检测模块，将多个检测模块分别通过旋转平台安装在农田的边角处，用于测量农田的第一点云数据和第二点云数据。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，当其在计算机设备上运行时，使得计算机设备中的处理单元执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的指令。
第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，该计算机程序指令使得计算机执行上述第二方面或第二方面的各实现方式中的方法。
第五方面，提供了一种计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面或第二方面的任一可能的实现方式中的方法。
附图说明
图1是本申请农业植株高度检测装置100的示意图。
图2是本申请装置安装于田地200的示意图。
图3是本申请农业植株高度检测方法300的示意图。
图4是本申请农业植株高度检测方法400的示意图。
图5是本申请农业植株高度检测方法500的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在农作物的生长的过程中，需要使用高度检测装置对农作物的生长状态进行监控。在监控农作物生长状态的过程中，需要激光雷达、激光测距雷达通过点状扫描并结合旋转平台检测一定范围面积内的农作物的高度和特征，此时，农作物高度需要尽量保持高度一致以便于雷达监测操作。在雷达监测农作物生长环境的过程中，由于环境因素例如地面不平等，使得对农作物的生长状态监测不太准确。
本申请提出一种高度检测装置如图1和图2所示，该装置包括：检测模块和旋转平台，检测模块通过旋转平台安装在农田中。例如，在图2中，检测模块安装于旋转平台上，旋转平台通过连接杆插入至农田中。如图1所示，检测模块包括：雷达单元和处理单元。可选地，检测模块还包括：减震单元和传感器，其中，传感器用于感测振动，并发送用于指示振动的指示信号至减震单元，减震单元用于根据指示信号消除振动。雷达单元用于测量第一点云数据，处理单元用于根据第一点云数据确定检测模块至初始地面的第一竖直高度，初始地面为植株未生长之前的地面，雷达单元还用于测量第二点云数据，处理单元用于根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；处理单元还用于根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度。
应理解，激光雷达所测得的点云数据是多个数据，即在该范围内所测得的所有数据，并非一个值，经过处理后得到数值高度值，上述所说的处理可以通过求取平均值等等方式计算。本申请对此不做任何限定。
还应理解，在检测模块中加入减震单元和传感器，通过传感器检测振动信号发送至减震单元后，减震单元消除该振动信号，从而使得雷达单元在检测植株高度的时候不受自身震动以及环境震动的影响。
使用该装置中的处理单元来计算植株高度的过程如下：
根据第一点云数据判断初始地面是否平整得到第一判断结果，根据第二点云数据判断植株是否生长于隆起或凹陷地面得到第二判断结果，且根据第一判断结果、第二判断结果、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度计算得到植株高度。
其中，对第一点云数据和/或第二点云数据进行预处理和曲面拟合以判断初始地面是否平整，预处理包括滤波、去噪和点云配准。
应理解，对第一点云数据和/或第二点云数据进行预处理和曲面拟合，通过预处理可以在得到更加精准的点云数据外，通过曲面拟合，可以更加精准的植株高度。
上述高度检测装置在测量农作物高度时，在待测量田地的边角处设置插入连接杆，连接杆的另一端设置有旋转平台，旋转平台上方设置有高度检测装置。其中，旋转平台用于确保高度检测装置可以进行360度的旋转测距。
例如，如图2所示，在一块正方形的田地中，将一块地分成四份，在四个边角处插入连接杆，在连接杆的另一端设置有旋转平台，旋转平台上方设置有高度检测装置，通过旋转平台360度旋转，高度检测装置中的激光雷达进行测距。
其中，所述连接杆可以为智能杆，与拖拉机或者终端设备进行通信，传输数据，也可以是金属杆，只负责支撑检测系统，本申请对此不做任何限定。
应理解，在检测的过程中，田地的形状可以是正方形、长方形、圆形等等，本申请对此不做任何限定。
还应理解，连接杆的材料可以是金属，较为稳定，不受环境的影响，也可以是其他材料，本申请对此不做任何限定。
还应理解，连接杆在田地中的位置设置可以根据实际的测试进行调整，例如，也可以在待测田地的正中心加一根连接杆使得测量的数据更加准确，本申请对此不做任何限定。
将高度检测装置安装在田地里后，对农作物植株高度进行检测，结合图3具体步骤如下：
301、高度检测装置测量测量第一点云数据。
即在农作物还未长出的时候，使用高度检测装置对田地地面的高度进行检测。
激光雷达在测距过程中，由于激光雷达可进行24小时不间断的检测，所以能够获取大量的第一点云数据，这些数据可以用于生成三维地形图或曲面模型。
由于地面智能杆传感器功率及分辨率的限制，所以存在最佳检测区域，也可以称为检测模块对应的第一测量区域。
对于测区内凹地块，因为地面位置标定过程中，采集装置对地面所有点均可达。对于拐点位置标定出来后，通过线性化空间转换算法，近似平面处理。对于测区内凸地块，尽量在最高点周围布置测高杆，确保对地面所有点可达。
在该智能杆所在的检测平台下测量的最佳区域内，进行采集该点云数据后进行曲面建模，以保证数据的准确性。
在获取地面高度数据后，曲面建模的过程可以分为以下步骤：
步骤1、数据预处理，对激光雷达获取的第一点云数据进行滤波、去噪和点云配准等处理，以提高数据质量。
其中，将测得的数据进行点云配准，是指将不同时间和不同角度获取的点云数据#1进行对齐，使它们能够在同一坐标系下准确表示物体的形状和位置。
应理解，在本申请中，配准算法可以为最近迭代法、正态分布变化配准、基于特征的配准算法等，本申请对此不做任何限定。
步骤2、曲面拟合，利用提取出的地形特征，选择合适的数学模型对地面进行曲面拟合。对于数学模型的选取，可以选择多项式拟合、样条曲线等，本申请对此不做任何限定。
应理解，在本申请中使用“高度检测装置测量”、“激光雷达测量”都是同样的描述，即使用高度检测装置中的激光雷达或直接描述使用激光雷达进行测量是一样的。
302、激光雷达测量第二点云数据，根据第二点云数据确定检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
应理解，激光雷达应该先接收所述植株种植时的种点位置，然后根据种点位置，测量第二点云数据。检测装置测得的第二点云数据，与种点位置相对应，得到点数据后检测装置可以确定该数据是是哪一植株的，便于后续计算植株高度。另外，地面位置定标可以获取视界内三维影像的平面化处理算法需要的参数。
其中，在植株生长过程中，周期性测量植株的高度，从而检测其生长状态。激光雷达在测距过程中，由于激光雷达可进行24小时不间断的检测，所以能够获取大量的第二点云数据，其中第二点云数据包括检测模块到植株表面的竖直高度、检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度。
应理解，对植株高度的测量可以是周期性的，也可以根据农作物的生长周期或生长阶段决定，例如，可以将农作物的生长周期或生长阶段分为三部分，成长初期、成长中期以及成熟期，在农作物生长初期，每个月使用高度检测装置检测3-4次，在成长中期，由于需要不断检测成长情况进行施肥或者除草，每个月使用高度检测装置检测10-11次，在成熟期，基本不再生长，所以减少检测次数，每个月使用检测系统检测1-2次。本申请可以根据农作物的种类、生长情况具体设置检测次数，本申请对测量的时间和次数不做任何限定。
还应理解，植株的生长初期可以对应第一测量频率，生长中期对应第二测量频率，生长后期对应第三测量频率，其中，第二测量频率大于所述第一测量频率，第一测量频率大于第三测量频率。对于第一测量频率、第二测量频率以及第三测量频率的具体数值不做任何限定。
同样的，对第二点云数据进行滤波、去噪和点云配准预处理操作，以提高数据质量。
应理解，测量得到第一测量区域的第二点云数据后，将第一测量区域分成至少一个第二测量区域，根据第二点云确定检测模块至每个第二测量区域中初始地面的第二竖直高度、以及检测模块到每个第二测量区域中因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
即通过激光照射形成局部光斑，或实体背景板或者数字背景板等手段进行辅助定点。其目的是辅助图像数据处理时快速提取特征值，分辨采样点。
对第二点云数据中的因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面进行曲面拟合，以判断地面的平整情况，即平整或者隆起或者凹陷。
在得到第二点云数据后进行分类，即将其分为检测模块到植株表面的竖直高度和检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，本申请对具体的分类方法不做任何限定。
例如，使用基于高度阈值的分类，首先设定一个高度阈值，根据激光雷达的扫描角度和距离，可以大致估计地面点云的高度范围。将低于这个高度阈值的点云数据分类为检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，高于这个阈值的点云数据分类为检测模块到植株表面的竖直高度。
又例如，使用基于密度的分类，地面点云通常较为密集，而植株点云则可能相对稀疏。通过计算每个点的局部密度或邻域内的点数，可以将点云数据分为高密度(地面)和低密度(植株)两类。
又例如，使用基于机器学习的方法进行分类，使用机器学习算法(如随机森林、支持向量机等)对点云数据进行分类。可以通过提取点云的特征(如高度、密度、反射强度等)作为输入，训练分类器来区分检测模块到植株表面的竖直高度和检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度。
可选的，对分类后的第二点云数据中的检测模块到植株表面的竖直高度进行百分位选择。
在使用激光雷达对植株高度进行测量时，选择百分位的主要目的是为了获取植株高度的分布情况，并据此进行更精确、更全面的分析。激光雷达能够获取大量的植株高度点云数据，通过对这些数据进行百分位分析，可以了解到不同百分位上的植株高度，从而更全面地反映植株群体的生长情况。
具体来说，通过计算激光雷达百分位高度，例如第10百分位、第50百分位(中位数)和第90百分位等，可以了解到不同生长状况的植株在群体中的分布情况。低百分位(如第10百分位)的高度值可能代表生长较弱的植株，而高百分位(如第90百分位)的高度值则可能代表生长旺盛的植株。中位数(第50百分位)则可以给出植株群体的一般生长高度。
这种百分位分析有助于工作人员更深入地理解植株的生长状况，识别生长异常或需要特殊关注的植株，以及评估整体植株群体的健康状态和生长趋势。因此，百分位选择在激光雷达测量植株高度中起到了非常重要的作用。
303、根据第一点云数据、第二点云数据、第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度。
通过步骤301和302，得到精准的第一点云数据和第二点云数据，计算过程可以分为下面几种实现方式：
一种可能实现的方式，如图4所示，当该块测量的地面较为平整，农作物生长的过程中并未导致地面隆起或者凹陷，通过激光雷达得到植株冠层面的高度，公式如下：
其中，Y为第一点云数据中的高度检测装置到田地地面的高度，d1为激光通过来回信号测得的激光距离作物的距离，d2为连接杆与作物的距离。
一种可能实现的方式，在初始地面平整的情况下，植株生长于隆起或凹陷地面，植株高度为第二点云数据中的植株表面的竖直高度与检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度的差值，公式如下：
其中，C检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，如图5所示，计算公式如下为：
其中，d3为激光到隆起或者凹陷的地面通过来回信号测得的距离，d4为连接杆与地面隆起或者凹陷的距离。
应理解，如果地面隆起，C值为正整数，如果地面凹陷，C值为负数。
一种可能实现的方式，在初始地面不平整，且植株生长于平整地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；将修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值作为植株高度；
一种可能实现的方式，在初始地面不平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，对第一点云数据进行处理得到初始地面的基准值，根据基准值修正第一竖直高度；计算修正后的第一竖直高度与第二竖直高度的第一差值，将第一差值与第三竖直高度的第二差值作为植株高度。
在经过高度检测装置得到农作物高度信息后，可以重复多次(2次及以上)测得此处的农作物，求取平均值以减少测量误差。但是如果出现因为震动、降水、小动物飞过等原因导致的测量不精确、相同位置测量后的结果误差较大的话，可以通过系统算法设置，将雷达旋转5度(顺时针或逆时针)，然后测出“无法精确测量高度”的植株的相邻侧的植株高度是否精确；
如果临侧植株测量精确，说明雷达监控探头没有问题，需要系统记录“出错”的日志然后等待人工校验；如果临近植株测量也出现问题，则可能是雷达监控探头发生故障，需要马上进行报错提醒。
另外，当风力等级超过5级、或者雨水程度较大的时候，需要暂停当天监控，等到第二天继续监控。
基于上述方案，将检测模块安装在农田中，通过使用检测模块中的雷达单元测量初始地面高度，得到初始地面的平整情况；在植株生长的过程中，使用雷达单元测量植株高度以及因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的竖直高度，通过计算得到植株的真正高度，可以消除地面以及农作物生长过程中因农作物隆起或者凹陷的地面高度因素，得到更加精准的植株高度，从而精准的分析农作物的生长状态。
本申请实施例还提供了一种农业植株高度检测的系统，包括多个检测模块，将多个检测模块分别通过旋转平台安装在农田的边角处，用于测量农田的第一点云数据和第二点云数据。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序。
可选的，该计算机可读存储介质可应用于本申请实施例中的农业植株高度检测的方法，并且该计算机程序使得计算机执行本申请实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令。
可选的，该计算机程序产品可应用于本申请实施例中的农业植株高度检测的方法，并且该计算机程序指令使得计算机执行本申请实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种计算机程序。
可选的，该计算机程序可应用于本申请实施例中的农业植株高度检测的方法，当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行本申请实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本申请实施例的处理器可能是一种集成电路图像处理系统，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器执行存储器中的指令，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
还应理解，上文对本申请实施例的描述着重于强调各个实施例之间的不同之处，未提到的相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，这里不再赘述。
应理解，在本申请实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (25)

1.一种农业植株高度检测的方法，其特征在于，应用于农业植株高度检测装置，所述装置包括检测模块和旋转平台，所述检测模块通过旋转平台安装在农田中，
所述方法包括：
测量第一点云数据，根据所述第一点云数据确定所述检测模块至所述初始地面的第一竖直高度，所述初始地面为植株未生长之前的地面，
测量第二点云数据，根据所述第二点云数据确定所述检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及所述检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；
根据所述第一点云数据、所述第二点云数据、所述第一竖直高度、所述第二竖直高度和所述第三竖直高度，计算得到植株高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述测量第一点云数据和/或所述测量第二点云数据之前，所述方法还包括：
通过传感器感测振动；
通过减震单元减小所述振动。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述植株种植时的种点位置；
所述测量第二点云数据，包括：
根据所述种点位置，测量所述第二点云数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云数据、第二点云数据、所述第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：
根据所述第一点云数据判断所述初始地面是否平整得到第一判断结果；
根据所述第二点云数据判断植株是否生长于隆起或凹陷地面得到第二判断结果；
根据所述第一判断结果、所述第二判断结果、所述第一竖直高度、所述第二竖直高度和所述第三竖直高度计算得到所述植株高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量第一点云数据，根据所述第一点云数据确定所述检测模块至所述初始地面的第一竖直高度，包括：
测量所述检测模块对应的第一测量区域的所述第一点云数据，根据所述第一点云数据确定所述检测模块至所述第一测量区域中初始地面的第一竖直高度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述测量第二点云数据，根据所述第二点云数据确定所述检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及所述检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度，包括：
测量所述第一测量区域的所述第二点云数据；
将所述第一测量区域分成至少一个第二测量区域，根据所述第二点云确定所述检测模块至每个所述第二测量区域中初始地面的第二竖直高度、以及所述检测模块到每个所述第二测量区域中因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一点云数据判断所述初始地面是否平整得到第一判断结果包括：
对所述第一点云数据进行预处理和曲面拟合以判断所述初始地面是否平整从而得到所述第一判断结果；和/或，
对所述第二点云数据进行预处理和曲面拟合，以判断植株是否生长于隆起或凹陷地面从而得到所述第二判断结果；
其中，所述预处理包括滤波、去噪和点云配准。
8.根据权利要求4至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一判断结果、所述第二判断结果、所述第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：
在所述初始地面平整，且植株生长于平整地面的情况下，将所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值作为所述植株高度；或者，
在所述初始地面平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，将所述第一差值与所述第三竖直高度的第二差值作为所述植株高度。
9.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一判断结果、所述第二判断结果、所述第一竖直高度、第二竖直高度和第三竖直高度，计算得到植株高度，包括：
在所述初始地面不平整，且植株生长于平整地面的情况下，对所述第一点云数据进行处理得到所述初始地面的基准值，根据所述基准值修正所述第一竖直高度；将修正后的所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值作为所述植株高度；或者，
在所述初始地面不平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，对所述第一点云数据进行处理得到所述初始地面的基准值，根据所述基准值修正所述第一竖直高度；计算修正后的所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值，将所述第一差值与所述第三竖直高度的第二差值作为所述植株高度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量第二点云数据，包括：
确定植株所处的生长阶段；
根据所述植株所处的生长阶段，确定所述第二点云数据的测量频率；
根据所述测量频率测量所述第二点云数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述植株所处的生长阶段包括：生长初期、生长中期和生长后期，所述生长初期对应第一测量频率，所述生长中期对应第二测量频率，所述生长后期对应第三测量频率，
其中，所述第二测量频率大于所述第一测量频率，所述第一测量频率大于所述第三测量频率。
12.一种农业植株高度检测的装置，其特征在于，包括：检测模块和旋转平台，所述检测模块通过所述旋转平台安装在农田中；
所述检测模块包括：雷达单元和处理单元；
所述雷达单元用于测量第一点云数据，所述处理单元用于根据所述第一点云数据确定所述检测模块至所述初始地面的第一竖直高度，所述初始地面为植株未生长之前的地面；
所述雷达单元用于测量第二点云数据，所述处理单元用于根据所述第二点云数据确定所述检测模块到植株表面的第二竖直高度、以及所述检测模块到农田地面因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度；
所述处理单元还用于根据所述第一点云数据、所述第二点云数据、所述第一竖直高度、所述第二竖直高度和所述第三竖直高度，计算得到植株高度。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述检测模块还包括减震单元和传感器，所述传感器用于感测振动，并发送用于指示所述振动的指示信号至所述减震单元，所述减震单元用于根据所述指示信号减小所述振动。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述雷达单元用于接收所述植株种植时的种点位置；
所述处理单元用于根据所述种点位置，测量所述第二点云数据。
15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于根据所述第一点云数据判断所述初始地面是否平整得到第一判断结果，
根据所述第二点云数据判断植株是否生长于隆起或凹陷地面得到第二判断结果，
根据所述第一判断结果、所述第二判断结果、所述第一竖直高度、所述第二竖直高度和所述第三竖直高度计算得到所述植株高度。
16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述雷达单元用于测量所述检测模块对应的第一测量区域的所述第一点云数据，所述处理单元根据所述第一点云数据确定所述检测模块至所述第一测量区域中初始地面的第一竖直高度。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于测量所述第一测量区域的所述第二点云数据；
将所述第一测量区域分成至少一个第二测量区域，根据所述第二点云确定所述检测模块至每个所述第二测量区域中初始地面的第二竖直高度、以及所述检测模块到每个所述第二测量区域中因为植株成长而导致的隆起地面或凹陷地面的第三竖直高度。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：对所述第一点云数据进行预处理和曲面拟合以判断所述初始地面是否平整从而得到所述第一判断结果；和/或，
所述处理单元用于：对所述第二点云数据进行预处理和曲面拟合，以判断植株是否生长于隆起或凹陷地面从而得到所述第二判断结果；
其中，所述预处理包括滤波、去噪和点云配准。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：
在所述初始地面平整，且植株生长于平整地面的情况下，将所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值作为所述植株高度；或者，
在所述初始地面平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，将所述第一差值与所述第三竖直高度的第二差值作为所述植株高度。
20.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元用于：
在所述初始地面不平整，且植株生长于平整地面的情况下，对所述第一点云数据进行处理得到所述初始地面的基准值，根据所述基准值修正所述第一竖直高度；将修正后的所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值作为所述植株高度；或者，
在所述初始地面不平整，且植株生长于隆起或凹陷地面的情况下，对所述第一点云数据进行处理得到所述初始地面的基准值，根据所述基准值修正所述第一竖直高度；计算修正后的所述第一竖直高度与所述第二竖直高度的第一差值，将所述第一差值与所述第三竖直高度的第二差值作为所述植株高度。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的装置，其特征在于，所述测量第二点云数据，包括：
确定植株所处的生长阶段；
根据所述植株所处的生长阶段，确定所述第二点云数据的测量频率；
根据所述测量频率测量所述第二点云数据。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述植株所处的生长阶段，包括：生长初期、生长中期和生长后期，所述生长初期对应第一测量频率，所述生长中期对应第二测量频率，所述生长后期对应第三测量频率，
其中，所述第二测量频率大于所述第一测量频率，所述第一测量频率大于所述第三测量频率。
23.一种农业植株高度检测的系统，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的多个检测模块，将所述多个检测模块分别通过旋转平台安装在农田的边角处，用于测量所述农田的第一点云数据和第二点云数据。
24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备中的处理单元执行如权利要求1至11中任一项所述的方法。
25.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序指令，当计算机程序指令在计算机设备上运行时，使得所述计算机设备中的处理单元执行如权利要求1至11中任一项所述的方法。
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