[发明专利]一种大田农业生产情景感知计算方法及装置

摘要

本发明提供了一种大田农业生产情景感知计算方法及装置，该方法包括采集作物的双目图像数据和生长环境数据；根据采集的双目图像数据，进行点云数据处理，计算出作物的株高和株行距；根据采集的双目图像数据，进行数字图像处理，计算出作物的冠层郁闭度和长势信息；计算所得的株高、株行距、冠层郁闭度和长势作为作物的形态结构指标，对作物生长模型进行实时优化；根据生长环境数据，结合优化后的作物生长模型，计算作物器官的生长状态。本发明合理集成计算机图形图像、视觉、自动化技术，对作物的形态结构指标进行检测，作为辅助分析参数，对大田农业生产的产量进行预测，增加了生产管理辅助决策的完整成度，从而提升了大田农业生产管理效率。

主权项

一种大田农业生产情景感知计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1.采集作物的双目图像数据和生长环境数据；S2.根据采集的双目图像数据，进行点云数据处理，计算出作物的株高和株行距；其中，在所述S2中点云数据处理包括：建立模型空间直角坐标系，将点云数据正上方定义为Z轴正方向；根据Z轴层次密度法提取地面区域；根据地面区域点云拟合地面，求出地面方程参数；删除地面方程中地面区域以下的点；根据密度聚类算法删除点云中的噪声数据；以Z＝0平面为地面进行坐标变换，提取Z坐标值最大的点作为作物的株高；计算上述密度聚类法所得聚类中所有点的着生位置坐标，结合播种时设定的作物行向，计算各中心点之间的距离，作为株行距；其中，根据地面区域点云拟合地面，求出地面方程参数，包括：用点(xi,yi,zi),i＝0,1,…,n‑1；拟合地面方程Ax+By+Cz+D＝0；定义：m0=-AC;m1=-BC;m2=-DC]]>拟合计算上述地面方程，则使：S=Σi=0n-1(m0xi+m1yi+m2-zi)2]]>满足：∂S∂mk=0,k=0,1,2]]>即Σ2(m0xi+m1yi+m2-zi)xi=0Σ2(m0xi+m1yi+m2-zi)yi=0Σ2(m0xi+m1yi+m2-zi)=0]]>转化为系数矩阵：Σxi2ΣxiyiΣxiΣxiyiΣyi2ΣyiΣxiΣyinm0m1m2=ΣxiziΣyiziΣzi]]>求解得出地面方程参数；S3.根据采集的双目图像数据，进行数字图像处理，计算出作物的冠层郁闭度和长势信息；S4.计算所得的株高、株行距、冠层郁闭度和长势作为作物的形态结构指标，对作物生长模型进行实时优化；S5.根据生长环境数据，结合优化后的作物生长模型，计算作物器官的生长状态。