[发明专利]农作物冠层整齐度的自动测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业信息技术领域，具体涉及一种农作物冠层整齐度的自动测量方法及装置。

背景技术

玉米冠层整齐度包含两个方面，其一是植株在田间分布的均匀程度，第二是植株个体间性状的差异大小。调查玉米冠层整齐度具有一定的现实和理论意义。从现实观点来看，植株在田间分布不均时，一部分植株可得到充足的光照、养分等，而另一部分植株则缺乏这些条件，从而影响植株生产潜力的充分发挥。农业生产上一向从选种、整地、播种、田间管理等各个方面来尽可能地保证田间作物的分布和生长均匀，究竟整齐度要达到怎样的过程才不致影响产量而又节省劳力和成本，就成为一个现实问题。从理论上来说，植株本身具有适应外界条件并根据外界条件来调节其生长发育的能力，它的分蘖、分支习性、向光性、向化性等都是它的调节手段。这种调节的作用有多大，规律如何，如何加以利用，是很值得研究的。

长久以来调查玉米植株冠层分布整齐度的方法主要依靠人工肉眼判断，即通过人工肉眼观察冠层分布，根据人的经验性判断给出冠层整齐度评价。或者人工测量一个、几个能够反映玉米植株冠层整齐度的指标，如冠层中株高的整齐度，人工测量一定范围内的植株高度，取该范围内株高值的变异系数的倒数衡量冠层整齐度。

玉米冠层整齐度的人工测量方法需要耗费大量人力，不易大规模开展，并且人工测量方式依赖于测量人员的操作熟练程度，经验性强，很难去除测量结果中的人为误差。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种农作物冠层整齐度的自动测量方法及装置，解决了自动的获取农作物冠层整齐度指标的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种农作物冠层整齐度的自动测量方法，包括以下步骤：

S1、获取农作物冠层图像；

S2、利用双目图像重建技术计算所述农作物冠层图像的三维点云数据；

S3、从所述三维点云数据中分离出农作物的行向点云数据；

S4、依据所述行向点云数据，计算农作物冠层整齐度的基础数据；

S5、依据所述基础数据计算农作物冠层整齐度指标。

优选的，步骤S3中包含步骤：

S31、依据所述农作物冠层图像的像素点的灰度值，从所述农作物冠层图像的像素点中分离出行向像素点；

S32、遍历所述行向像素点，以预订阈值对图像二值化，得到二值图像；

S33、对所述二值图像进行滤波去噪，去除孤岛像素，填充中间孔洞的操作后；与二值图像中白色像素对应的三维点云既是农作物行向点云数据。

优选的，步骤S4中包含步骤：

S41、将所述行向像素点使用最小二乘法，拟合出一条行向直线；

S42、将所述行向直线映射到所述三维点云数据中，以所述行向直线为中心轴，以预设半径的圆柱体内的冠层点云数据做为计算农作物冠层整齐度的基础数据。

优选的，步骤S5中包含：

S51、计算所述基础数据所包含空间点集的最小外包长方体；

S52、将所述最小外包长方体等分为2ⁿ个等分长方体，遍历每一等分长方体，对包含在每一等分长方体中的点云数据进行平面拟合，获得平面集合；

S53、计算所述平面集合中的平面与该平面的上下、前后、左右相邻的平面所形成的夹角α，以及所述平面与相邻平面的中心距离d_p，并计算所述平面与相邻平面的距离函数f；

S54、对所述距离函数f进行判断，若f小于阈值M，则合并所述平面与相邻平面；

S55、重复步骤S53～S54的操作，当所述平面集合中的任一平面距离函数f大于等于阈值M时，合并截止；并将所述平面集合中占据长方体个数小于阀值N的的平面去除。

优选的，步骤S53中计算距离函数f的表达式为：

f=e1α90+e2dplen]]>