[发明专利]一种全自动农作物株高测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种全自动农作物株高测量方法及装置，首先建立摄像机坐标系、地面坐标系和标定板平面坐标系；建立系统模型后预先标定装置参数，所述装置参数包括摄像机内参数、摄像机安装参数及线激光平面参数；摄像机采集图像，并将采集到的图像传输至控制处理器，控制处理器控制线激光器开、关，并对图像进行处理；根据图像处理结果和装置参数，控制处理器计算、输出农作物株高。本发明无需人工测量，避免人工测量产生的主观因素影响，可以简单方便地实现农作物株高非接触、自动化测量。

主权项

1.一种全自动农作物株高测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)定义摄像机坐标系、地面坐标系及标定板平面坐标系；以摄像机光心点为坐标原点，平行于图像x、y方向为x_c轴、y_c轴，光轴方向为z_c轴，建立摄像机坐标系，定义x_c轴、y_c轴和z_c轴；以农作物底端起点所在的水平面为x_g轴y_g轴构成的平面，重垂线反方向为z_g轴，建立地面坐标系，定义x_g轴、y_g轴和z_g轴；以标定板上棋盘格奇数和偶数角点的方向为x_b轴、y_b轴，建立标定板平面坐标系，定义x_b轴、y_b轴和z_b轴；(2)建立摄像机模型，光平面方程模型及本装置三角测量模型；建立摄像机模型，摄像机内参数为K，所述其中，x、y为摄像机拍摄出的图像的两个方向，f_x、f_y为x、y方向上的有效焦距，s为感光元件x、y轴的不垂直因子，u₀，v₀为摄像机光轴与感光元件的交点坐标；建立光平面方程模型，线激光平面在摄像机坐标系中表示为π＝[a，b，c，1]，即线激光平面的方程为ax+by+cz+1＝0；根据摄像机安装参数建立本装置三角测量模型，摄像机安装参数包括摄像机光轴方向与重垂线的夹角θ的余弦值cos(θ)和摄像机在地面坐标系的安装高度z′_g0；(3)预先标定摄像机模型、光平面方程模型以及本装置三角测量模型中的参数；所述参数包括摄像机内参数、线激光平面参数及摄像机安装参数；(4)株高测量；控制处理器控制线激光器打开，摄像机采集图像，并将采集到的图像传输至控制处理器；控制处理器对图像进行处理，提取激光条特征点，所述激光条特征点为激光条中心点；测量作物顶点在摄像机坐标系的z_c轴坐标，结合步骤(2)中标定的装置参数，计算农作物株高：h＝z′_g0‑z_qcos(θ)其中，10≤q≤20，z_q为q个激光条特征点在摄像机坐标系的z_c轴坐标的平均值，h为计算出的农作物株高。