本發(fā)明涉及一種玉米植株的高度測量系統(tǒng)，尤其是玉米株高遠程測量系統(tǒng)和測量方法。
背景技術(shù)：
作物長勢一般指作物的生長狀況與趨勢，用來描述作物長勢的特征參數(shù)可以分為個體特征參數(shù)、群體特征參數(shù)和綜合參數(shù)3個方面。其中，個體特征參數(shù)包括株高、莖粗、葉片數(shù)量、形狀、顏色等，群體特征參數(shù)包括種植密度、株距、行距等，綜合特征參數(shù)指葉面積指數(shù)。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，通過對作物長勢進行監(jiān)測，及時準(zhǔn)確地掌握其生長信息，可以為田間管理決策提供依據(jù)，以便管理者采取適當(dāng)?shù)母深A(yù)措施來保證作物的正常生長，對最終的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。
作物高度作為長勢信息的一個重要方面，是衡量其生長速度的重要指標(biāo)之一，在農(nóng)學(xué)、園藝學(xué)等研究領(lǐng)域以及農(nóng)業(yè)機械自動化生產(chǎn)過程中，都具有重要作用。例如，聯(lián)合收割機割臺高度的自動調(diào)整、自動施藥設(shè)備噴頭位置的控制等，都需要及時獲得作物的高度值來作為參考標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)有的作物高度測量方法大體上可以分為人工法和基于圖像處理方法兩大類。人工方法是用卷尺、游標(biāo)卡尺等進行測量，雖然結(jié)果較為精確，但時費力，無法在作物的整個生長過程中實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種實時無損測量方法，克服現(xiàn)有高度檢測方法的缺點，實現(xiàn)了對玉米任意高度的實時、無損、遠程、連續(xù)測量，具體技術(shù)方案為：
株高遠程測量系統(tǒng)，包括圖形采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及遠程服務(wù)端，所述圖形采集系統(tǒng)安裝在玉米地中，且與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過無線或有線連接，所述遠程服務(wù)端運行在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上，遠程服務(wù)端控制圖形采集系統(tǒng)采集玉米植株的數(shù)字圖像，并將玉米植株的數(shù)字圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和存儲，遠程服務(wù)端讀取數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)，計算圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角以及之間的距離，然后再計算出玉米的株高，計算后的結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上；所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)有電動云臺。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)高清攝像機。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)有多個，均安裝在田壟上，且均位于一條直線和同一高度上，圖像采集系統(tǒng)與田壟的距離為定值。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)還包括圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的水平距離和圖像采集系統(tǒng)與地面的高度，以及與玉米植株之間的距離，所述玉米植株等間距種植。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)在遠程服務(wù)端的控制下采集其設(shè)定范圍內(nèi)的玉米植株的圖像，所述采集的圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述遠程服務(wù)端采用三角測量原理計算玉米株高，計算數(shù)據(jù)包括圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角以及與玉米植株的水平距離。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機、顯示器和輸入裝置，所述顯示器顯示遠程服務(wù)端的內(nèi)容以及玉米數(shù)字圖像。
玉米株高遠程測量方法，包括以下步驟：
s1打開遠程服務(wù)端，啟動圖像采集系統(tǒng)，控制云臺轉(zhuǎn)動，采集玉米植株的數(shù)字圖像；
s2玉米植株的數(shù)字圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理和存儲，并將圖像顯示在顯示器上；
s3遠程服務(wù)端計算圖像采集系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度，從而計算圖像采集系統(tǒng)與玉米植株之間的水平距離，得到距離值；
s4遠程服務(wù)端采集圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角，得到兩個夾角值；
s5遠程服務(wù)端根據(jù)兩個夾角值、距離值和圖像采集裝置的高度進行三角計算，得出玉米植株的高度；
s6將玉米植株的高度嵌入到數(shù)字圖像中，即保存了當(dāng)前玉米植株的生長情況也保存了該玉米植株的高度，將數(shù)字圖像存儲到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。
其中，所述步驟s1還包括復(fù)位動作，所述云臺進行復(fù)位，使圖像采集系統(tǒng)運行到零位，用于計算云臺旋轉(zhuǎn)后圖像采集系統(tǒng)與零位之間的夾角。
其中，所述步驟s3還包括計算玉米植株與田壟之間的距離，即根據(jù)玉米植株之間的距離計算遠離田壟的玉米植株與田壟之間的距離。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明提供的玉米株高遠程測量系統(tǒng)和測量方法實現(xiàn)了對玉米植株任意高度的實時、無損、遠程、連續(xù)測量，本發(fā)明對提高觀測資料的客觀性、數(shù)據(jù)質(zhì)量和減輕觀測人員勞動強度、提高觀測效率等具有重要意義。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合實施例說明本發(fā)明的具體實施方式。
實施例1
株高遠程測量系統(tǒng)，包括圖形采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及遠程服務(wù)端，所述圖形采集系統(tǒng)安裝在玉米地中，且與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過無線或有線連接，所述遠程服務(wù)端運行在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上，遠程服務(wù)端控制圖形采集系統(tǒng)采集玉米植株的數(shù)字圖像，并將玉米植株的數(shù)字圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和存儲，遠程服務(wù)端讀取數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)，計算圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角以及之間的距離，然后再計算出玉米的株高，計算后的結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上；所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)有電動云臺。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)高清攝像機。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)設(shè)有多個，均安裝在田壟上，且均位于一條直線和同一高度上，圖像采集系統(tǒng)與田壟的距離為定值。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)還包括圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的水平距離和圖像采集系統(tǒng)與地面的高度，以及與玉米植株之間的距離，所述玉米植株等間距種植。
優(yōu)選的，所述圖像采集系統(tǒng)在遠程服務(wù)端的控制下采集其設(shè)定范圍內(nèi)的玉米植株的圖像，所述采集的圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述遠程服務(wù)端采用三角測量原理計算玉米株高，計算數(shù)據(jù)包括圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角以及與玉米植株的水平距離。
優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括計算機、顯示器和輸入裝置，所述顯示器顯示遠程服務(wù)端的內(nèi)容以及玉米數(shù)字圖像。
實施例2
玉米株高遠程測量方法，包括以下步驟：
s1打開遠程服務(wù)端，啟動圖像采集系統(tǒng)，控制云臺轉(zhuǎn)動，采集玉米植株的數(shù)字圖像；
s2玉米植株的數(shù)字圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理和存儲，并將圖像顯示在顯示器上；
s3遠程服務(wù)端計算圖像采集系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角度，從而計算圖像采集系統(tǒng)與玉米植株之間的水平距離，得到距離值；
s4遠程服務(wù)端采集圖像采集系統(tǒng)與玉米植株的頂端和底端的夾角，得到兩個夾角值；
s5遠程服務(wù)端根據(jù)兩個夾角值、距離值和圖像采集裝置的高度進行三角計算，得出玉米植株的高度；
s6將玉米植株的高度嵌入到數(shù)字圖像中，即保存了當(dāng)前玉米植株的生長情況也保存了該玉米植株的高度，將數(shù)字圖像存儲到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。
其中，所述步驟s1還包括復(fù)位動作，所述云臺進行復(fù)位，使圖像采集系統(tǒng)運行到零位，用于計算云臺旋轉(zhuǎn)后圖像采集系統(tǒng)與零位之間的夾角。
其中，所述步驟s3還包括計算玉米植株與田壟之間的距離，即根據(jù)玉米植株之間的距離計算遠離田壟的玉米植株與田壟之間的距離。