[實用新型]蘋果園產量測量系統

有效

• 申請號: 201520130888.0
• 申請日: 2015-03-08
• 公開（公告）號: CN204439075U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 無錫桑尼安科技有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及農林產品種植領域，尤其涉及一種蘋果園產量測量系統。

背景技術

蘋果是世界四大水果(蘋果、葡萄、柑桔和香蕉)之首，由于具有豐富的營養價值和低熱量而深受消費者的喜愛。為了迎合消費者這一需求以增產創收，加上蘋果適宜栽植的面積廣泛，果農們偏愛種植蘋果這一作物，但是，如果未經過事前調研就使用太多的區域進行蘋果種植，造成蘋果產量過多，市場供過于求，就會形成蘋果滯銷局面，反而給果農帶來經濟損失。

為了協調蘋果產量與消費者需求之間的供需關系，營造消費者和果農雙贏的市場氛圍，需要對實地的蘋果園的蘋果產量進行調研和評估，根據調研和評估結果和喜愛消費者的人數確定下季的蘋果種植面積。現有技術中的蘋果園產量測量系統或過于依賴人工，耗費了調研機構的大量人力成本和時間成本，或現場在蘋果園進行基于圖像處理的局部面積的蘋果園產量測量，這種測量方式一方面無法根據蘋果種類調整測量參數，同時圖像處理技術過于簡單，另一方面測量面積有限，無法從反映整個蘋果園的蘋果產量。

因此，需要一種新的蘋果園產量測量系統，能夠基于蘋果種類的不同使用不同的圖像處理參數，能夠靈活、全面地測量整個蘋果園的蘋果產量，提高蘋果園產量測量的準確性。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種蘋果園產量測量系統，采用無人機作為測量平臺，靈活、全面地測量各個蘋果園的蘋果產量，采用基于蘋果種類的圖像處理技術，提高蘋果園產量測量的精度，同時有針對性的引入對比度增強、自適應遞歸濾波以及無線通信技術，實現蘋果園產量的高效測量。

根據本實用新型的一方面，提供了一種蘋果園產量測量系統，所述測量系統包括無人機驅動設備、航空攝像機、圖像識別設備和ARM?11處理器，所述航空攝像機用于對蘋果園拍攝以獲得園區圖像，所述圖像識別設備與所述航空攝像機連接以對所述園區圖像進行圖像處理，識別出所述園區圖像中的蘋果種類，并基于所述蘋果種類識別所述園區圖像中的蘋果總數，所述ARM?11處理器與所述無人機驅動設備連接以控制所述無人機驅動設備驅動所述無人機飛臨蘋果園正上方。

更具體地，在所述蘋果園產量測量系統中，還包括：移動硬盤，用于預先存儲各個種類的蘋果的基準圖像模板，每一個種類的基準圖像模板為對每一個種類的基準單株蘋果預先拍攝所獲得的圖案，所述移動硬盤還預先存儲了蘋果樹上限灰度閾值、蘋果樹下限灰度閾值、氣壓高度權重值和無線電高度權重值，所述蘋果樹上限灰度閾值和所述蘋果樹下限灰度閾值用于將圖像中蘋果樹與圖像背景分離；無線通訊設備，與遠端的蘋果產量研究平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述蘋果產量研究平臺發送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括蘋果園正上方位置對應的目的GPS數據和目的拍攝高度，還用于將所述蘋果種類無線發送給所述蘋果產量研究平臺，以無線接收所述蘋果產量研究平臺返回的與所述蘋果種類對應的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值，所述蘋果上限灰度閾值和所述蘋果果實下限灰度閾值用于將圖像中對應蘋果種類的蘋果果實與圖像背景分離；GPS定位設備，連接GPS導航衛星，用于接收無人機所在位置的實時GPS數據；氣壓高度傳感器，用于根據無人機附近的氣壓變化，檢測無人機所在位置的實時氣壓高度；無線電高度傳感器，包括無線電發射機、無線電接收機和單片機，所述單片機與所述無線電發射機和所述無線電接收機分別連接，所述無線電發射機向地面發射無線電波，所述無線電接收機接收地面反射的無線電波，所述單片機根據所述無線電發射機的發射時間、所述無線電接收機的接收時間和無線電波傳播速度計算無人機的實時無線電高度，所述無線電波傳播速度為光速；所述航空攝像機為線陣數碼航空攝影機，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于對蘋果園拍攝以獲得園區圖像；所述圖像識別設備與所述航空攝像機和所述移動硬盤分別連接，包括對比度增強單元、自適應遞歸濾波單元、灰度化處理單元、蘋果樹識別單元和蘋果果實識別單元，所述對比度增強單元、所述自適應遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述蘋果樹識別單元和所述蘋果果實識別單元分別采用不同的FPGA芯片來實現，所述對比度增強單元與所述航空攝像機連接以對所述園區圖像進行對比度增強處理，以獲得增強圖像，所述自適應遞歸濾波單元與所述對比度增強單元連接以對所述增強圖像進行自適應遞歸濾波處理，以獲得濾波圖像，所述灰度化處理單元與所述自適應遞歸濾波單元連接，對所述濾波圖像進行灰度化處理，以獲得灰度化圖像，所述蘋果樹識別單元與所述灰度化處理單元和所述移動硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果樹上限灰度閾值和所述蘋果樹下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個蘋果樹子圖像，并選擇一個蘋果樹子圖像，將選擇的蘋果樹子圖像與所述移動硬盤中各個種類的蘋果的基準圖像模板進行匹配，輸出匹配度最高的基準圖像模板對應的種類作為所述園區圖像中的蘋果種類輸出，所述蘋果果實識別單元與所述灰度化處理單元和所述移動硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果果實上限灰度閾值和所述蘋果果實下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個蘋果果實子圖像，并將多個蘋果果實子圖像的數量作為所述園區圖像中的蘋果總數輸出；所述ARM?11處理器與所述無人機驅動設備、所述無線通訊設備、所述GPS定位設備、所述氣壓高度傳感器、所述無線電高度傳感器、所述移動硬盤、所述航空攝像機和所述圖像識別設備分別連接，基于實時氣壓高度、實時無線電高度、氣壓高度權重值和無線電高度權重值計算飛機實時高度，接收所述無線通訊設備轉發的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得蘋果園正上方位置對應的目的GPS數據和目的拍攝高度，控制所述無人機驅動設備以驅動所述無人機飛往所述蘋果園正上方位置，在所述飛機實時高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時GPS數據與所述目的GPS數據匹配時，進入蘋果園產量測量模式，在所述飛機實時高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時GPS數據與所述目的GPS數據不匹配時，進入蘋果園尋找模式；其中，所述ARM?11處理器在蘋果園產量測量模式中，啟動所述航空攝像機和所述圖像識別設備，將所述圖像識別設備中蘋果樹識別單元輸出的蘋果種類轉發給所述無線通訊設備，以獲得所述無線通訊設備返回與所述蘋果種類對應的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值，并將與所述蘋果種類對應的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值存儲到所述移動硬盤中，隨后所述ARM?11處理器還接收所述園區圖像中的蘋果總數，將所述園區圖像中的蘋果總數通過所述無線通訊設備轉發給所述蘋果產量研究平臺；其中，所述ARM?11處理器連接所述蘋果果實識別單元，以在將所述蘋果種類對應的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值存儲到所述移動硬盤之后，觸發所述蘋果果實識別單元的操作。