[發明專利]一種農作物冠層高度的檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 201611219819.2
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106643521B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 胡錦濤;吳蘇;王貝貝;闕艷紅;劉偉杰;黃小龍;朱東紅;李佳;王中金;李濤;張振強;劉峰磊;李飛蝶;毛博識
• 申請（專利權）人: 河南中原光電測控技術有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

1.一種農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，步驟如下：

1)利用激光測距儀掃描農作物冠層，計算各個掃描點的位置和高度值；

2)根據所有掃描點的位置和高度值，求高度極大值組；

3)根據所述高度極大值組確定冠層高度；

所述激光測距儀通過垂直旋轉運動和水平旋轉運動的方式進行掃描；

所述垂直旋轉運動和水平旋轉運動的方式為：

a)設置測距儀掃描時的起始位置的垂直旋轉角度為A＝A₁，水平旋轉角度為B＝B₁，結束位置的垂直旋轉角度為A＝A_n，B＝B_n；

b)以起始位置為起點，首先固定垂直旋轉角度，保持A₁＝A不變，B從B₁開始，以設定的角度β為角度步長進行正向水平旋轉，直至B≥B_m時為止；然后保持B不變，以設定的角度α為角度步長垂直旋轉一次，使A₂＝A₁+α，再保持A₂不變，B從B_m開始，以β為角度步長進行反向水平旋轉，直至B≤B₁時為止；重復上述過程，直至A≥A_n時為止；

c)每次旋轉得到垂直旋轉的角度A_i、水平旋轉的角度B_j及激光發射口距離掃描點的距離值R_ij(i＝1,2,…n，j＝1,2,…m)，i和j分別代表垂直旋轉的次數和水平旋轉的次數，得到每個掃描點的高度值h_ij，并根據垂直旋轉的角度A_i、水平旋轉的角度B_j計算每個掃描點的位置；激光測距儀旋轉至結束位置得到整個掃描范圍內的所有掃描點的高度值數據H。

2.根據權利要求1所述的農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，通過對所有掃描點的位置和高度值初次篩選極大值點，得到第一組極大值組，再對第一組極大值組第二次篩選，得到所述高度極大值組。

3.根據權利要求2所述的農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，所述冠層高度包括冠層高度最大值和冠層高度平均值，冠層高度最大值是所述高度極大值組的最大值，冠層高度平均值是所述高度極大值組的平均值。

4.根據權利要求1所述的農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，測距儀垂直旋轉時，激光發射口高度會發生變化，利用內角誤差公式修正激光發射口高度，所述內角誤差修正公式為：

I_i＝r-r*cosA_i

L_i＝L₀+I_i

其中，I_i為激光發射口抬升高度，r為激光測距儀旋轉半徑，A_i為垂直旋轉角度，L_i為激光發射口高度，L₀為激光發射口垂直向下時的高度。

5.根據權利要求4所述的農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，所述每個掃描點的高度值h_ij＝L_i-R_ij*cosA_i；

其中，h_ij為掃描點的高度值，L_i為激光發射口高度，R_ij為激光發射口距離掃描點的距離值，A_i為垂直旋轉角度。

6.根據權利要求2所述的農作物冠層高度的檢測方法，其特征在于，對所有掃描點的位置和高度值篩選時，需去除異常數據，所述異常數據包括負值數據、超過設備安裝高度的數據。

7.一種農作物冠層高度的檢測裝置，其特征在于，包括如下單元：

掃描點位置和高度計算單元：利用激光測距儀掃描農作物冠層，計算各個掃描點的位置和高度值；所述激光測距儀通過垂直旋轉運動和水平旋轉運動的方式進行掃描；所述垂直旋轉運動和水平旋轉運動的方式為：

a)設置測距儀掃描時的起始位置的垂直旋轉角度為A＝A₁，水平旋轉角度為B＝B₁，結束位置的垂直旋轉角度為A＝A_n，B＝B_n；

b)以起始位置為起點，首先固定垂直旋轉角度，保持A₁＝A不變，B從B₁開始，以設定的角度β為角度步長進行正向水平旋轉，直至B≥B_m時為止；然后保持B不變，以設定的角度α為角度步長垂直旋轉一次，使A₂＝A₁+α，再保持A₂不變，B從B_m開始，以β為角度步長進行反向水平旋轉，直至B≤B₁時為止；重復上述過程，直至A≥A_n時為止；

c)每次旋轉得到垂直旋轉的角度A_i、水平旋轉的角度B_j及激光發射口距離掃描點的距離值R_ij(i＝1,2,…n，j＝1,2,…m)，i和j分別代表垂直旋轉的次數和水平旋轉的次數，得到每個掃描點的高度值h_ij，并根據垂直旋轉的角度A_i、水平旋轉的角度B_j計算每個掃描點的位置；激光測距儀旋轉至結束位置得到整個掃描范圍內的所有掃描點的高度值數據H；

高度極大值組計算單元：用于根據所有掃描點的位置和高度值信息，求高度極大值組；

冠層高度計算單元：用于根據所述高度極大值組確定冠層高度。