[發明專利]一種果樹產量估測方法及裝置

在審

• 申請號: 201410381889.2
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN104200193A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 錢建平;吳曉明;邢斌;劉學馨;李明
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及農業信息技術領域，特別涉及一種果樹產量估測方法及裝置。

背景技術

中國蘋果種植面積與產量均居世界首列，同時也是最大的蘋果消費國，但果園管理水平卻相對落后，較多受到人工管理水平與自然氣候的制約，因此每年蘋果產量存在很大的不穩定性，并進一步造成市場供應和果農收入的波動。如果種植戶能夠在蘋果生長過程中通過一些相對簡單的方法對蘋果產量進行估測，并根據預估產量及時調整生產管理與銷售策略，可有效節省生產資料投入，并提高種植戶收入，達到經濟與生態效益的雙贏。然而目前與產量預測相關的兩種主流方法都較復雜，一種是利用遙感技術，通過影像光譜信息分析NVDI等參數，預測大面積范圍的農作物產量；另一種則是通過專業生化檢測設備，檢測農作物生理指標、生長環境等與產量相關的因子，并分析生化因子與產量間的關系，建立產量預測模型。

目前已有的主流方法，專業性較強，且使用成本較高。遙感技術估測產量需要產量估測區域的高光譜圖像，通過分析反演農作物的生物物理參數，較多地應用于大面積連片的農作物種植區域，且圖像價格昂貴，適用于政府管理部門的宏觀決策；而預測模型方法依賴于農作物生理指標、環境因子等一系列生化參數，參數獲取需要專業測量設備，且不同區域具有不同的參數值，每次預測都需要重新采樣化驗，獲取模型輸入值。因此，已有主流方法都需要專業性技術人員的指導和專業設備的支持，產量估測所需材料需要重復投入，成本也相對較高，且操作步驟繁瑣，預測周期相對較長，不利于在普通種植戶中推廣應用。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種果樹產量估測方法及裝置，采用該方法及裝置進行果樹產量估測時，不需要專業的設備與技術人員，操作簡單，可重復性高，而且預測周期較短，適用于非規模化的果樹種植戶作生產管理決策時使用。

本發明提出了一種果樹產量估測方法，所述方法包括以下步驟：

S101、獲取成熟期單株果樹的樹冠圖像和果樹的位置數據；

S102、根據果實的顏色和形狀特征識別所述圖像中果實的個數；

S103、根據識別結果計算所述單株果樹的果實產量數據；

S104、根據所述果樹的位置數據與計算出的單株果樹的所述果實產量數據生成產量統計圖。

優選地，所述步驟S102具體包括：

根據果實的顏色特征設置用于在所述圖像中區分果實和樹體的像素分割閾值；

根據所述像素分割閾值對所述圖像進行二值化處理，得到表征果實和樹體的二值化圖像；

對所述二值化圖像進行噪聲去除處理；

根據果實的形狀特征將噪聲去除后的圖像進行圓擬合；

提取圓擬合后的圖像中生成的圓的數量，得到所述圖像中果實的個數。

優選地，所述根據果實的形狀特征將噪聲去除后的圖像進行圓擬合具體包括：

通過邊緣檢測算法在二值化圖像中提取所有果實的果實邊緣線；

選擇任一果實邊緣線，確定所述果實邊緣線的某一點為邊緣曲率計算起點；

沿所述果實邊緣線以固定步長進行連續采樣，計算每個采樣點的曲率；

判斷采樣點的曲率是否滿足預設邊緣條件，如不滿足，則重新選擇起始點進行曲率計算，如滿足，則將所述果實邊緣線擬合生成圓，獲取生成的擬合圓的半徑和圓心；

判斷任意兩個擬合生成圓的圓心和半徑差值是否在誤差閾值范圍內，如果不是，則確定為兩個圓，如果是，則將所述兩個擬合生成圓合并為一個圓。

優選地，所述預設邊緣條件包括：

單個采樣點曲率的絕對值小于C_max且大于C_min；相鄰采樣點的曲率差絕對值小于最大容差C_dif；連續滿足上述兩個條件的采樣點數大于等于m；

其中，C_max和C_min是在圖像中成像蘋果曲率正常取值的最大值和最小值，C_dif是在遮擋和重疊的情況下，邊緣曲率出現不規則突變時，曲率值變化的最大容許量；C_max、C_min、C_dif與m均為經過大量實驗分析得到的值。

優選地，所述像素分割閾值由所述圖像在RGB圖像模式中的R/B值和所述圖像在HSV圖像模式中的V值組成。

優選地，所述步驟S104具體包括：

將所述果樹的位置數據與估算出的單株果樹的蘋果產量數據結合，生成單株果樹的產量數據；