[發明專利]農作物植株高度的檢測方法

無效

• 申請號: 200810059040.8
• 申請日: 2008-01-07
• 公開（公告）號: CN101216288A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 武傳宇;賀磊盈;張宏文;趙勻
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種農作物植株高度的檢測方法。

背景技術

隨著農業機械化進程的不斷推進，機械自動化也越來越多的應用于農業生產中。對于棉花等農作物，其摘頂作業就是對作物的頂端操作。農作物植株高度的檢測方法就是針對農業機械化的一些自動化操作而產生的。

目前，大多數的各種農業機器采用人工手動操作，不僅效率低，而且可靠性差。例如，傳統的農作物機械化摘頂一般采用“一刀切”技術，即刀具在設定的高度摘除農作物植株的頂部嫩芽。由于生長中的農作物植株高度不均勻，采取“一刀切”技術使得部分植株摘除過多的頂部枝條，影響植株的生長；也可能使得另一部分植株沒有摘除頂部嫩芽。常見的植株高度檢測方法有超聲波測量和機器視覺技術。超聲波用于測量植株高度存在頂部難以捕捉，植株間相互會產生干涉，因此造成測量的結果不穩定，存在較大的誤差。機器視覺技術則存在識別效率低、成本高和實時性差，難以在實際中應用。

發明內容

本發明的目的是提出一種農作物植株高度的檢測方法，該方法借助光電掃描系統連續掃描農作物，由此提取每棵農作物植株的高度。

本發明采用的技術方案包括下列步驟：

1)光電掃描系統連續掃描農作物，采用自上而下地掃描光接收器的狀態，從提取當前位置植株的邊緣高度數據；

2)用曲線擬合這組高度數據，獲得農作物頂部的輪廓線；

3)計算農作物頂部輪廓線的波峰，作為對應農作物的植株高度，同時記下波峰所在的位置。

所述的光電掃描系統由一組豎直排列的光發生器和對應的光接收器組成，它們分別安裝在農作物植株的兩側。

所述的光發生器為發光二極管、激光或紅外發生器。

所述的曲線擬合采用B-樣條曲線、Bezier曲線或多項式曲線擬合一組高度數據，獲得農作物頂部的輪廓線，然后計算輪廓線的波峰作為相對應的植株高度，同時記下波峰所在的位置。

本發明具有的有益效果是：

本發明的方法精度更高，穩定性更好，且具備更好的實用性。如果把該方法應用到農作物摘頂作業中，這樣就可以避免“一刀切”所帶來的弊端，實現對每棵農作物按其植株高度摘頂，更加符合農作物摘頂的要求。本發明植株高度的檢測方法不僅可以用在農作物機械化作業中，例如，摘頂作業，還可以用來觀察農作物的生長情況。

附圖說明

圖1是本發明的植株高度檢測示意圖。

圖2是本發明的植株邊緣高度數據圖。

圖3是本發明計算后的植株頂部輪廓線和輪廓線波峰。

圖1中：1、光發生器，2、光接收器。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的檢測裝置包括一組豎直排列的光發生器1和光接收器2，光發生器可以使用發光二極管、激光或紅外發生器。光發生器和光接收器一一對應，且對應的光發生器和光接收器處在同一高度。在檢測過程中，光發生器始終處于開啟狀態。如果光發生器和光接收器之間不存在農作物的枝條或者葉子，則光接收器能夠接收到來自光發生器的光源，顯示狀態1；反之，則顯示狀態0。搜索狀態為0的位于最高點的光接收器，該光發生器所在的高度作為當前植株的邊緣高度數據。為了準確、快速地獲得當前植株的邊緣高度數據，采用自上而下的掃描光接收器的狀態，如果掃描到一個狀態為0的光接收器，則停止掃描，同時保存高度數據，記錄當前位置；否則繼續掃描下一個光接收器的狀態。應用以上方法連續掃描一定間距的農作物，得到一組高度數據以及對應的位置。

獲得的農作物植株的邊緣高度數據如圖2所示，假設采用B-樣條曲線擬合農作物頂部輪廓線，擬合過程如下：

如果輪廓線的高度數據點集Q＝{q_j(x_j，y_j)：j＝0，1，…，m}在B樣條曲線上，則有方程