[发明专利]一种基于激光测距的动态水田平整度检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于激光测距的动态水田平整度检测装置，其特征在于，包括激光测距仪、连接支架及处理器；激光测距仪通过连接支架安装在农田作业车辆后方，激光测距仪与处理器连接；处理器读取激光测距仪的测量数据，并对其进行数据处理，所述数据处理包括测量数据的坐标转换、阈值滤波和田面三维重构，计算农田表面相对高程的标准差S_d和高程差分布ED，根据标准差S_d和高程差分布ED评价出水田平面平整度；

所述连接支架包括高度调节板、云台、高度定位板、第一固定件、第二固定件及第三固定件，第一固定件、第二固定件及第三固定件上均设有固定点；第三固定件连接在第一固定件与第二固定件之间；高度定位板与第一固定件、第二固定件固定连接，高度定位板设有用于固定高度调节板的孔；高度调节板通过高度定位板上的孔，高度可调地固定在高度定位板上；云台固定在高度调节板上；

所述激光测距仪安装在所述高度调节板上，且位于所述高度定位板的外侧，并通过所述云台调整扫描角度以便保持垂直扫描田面；所述第一固定架、第二固定件及第三固定件位于所述高度定位板的内侧，位于高度定位板与农田作业车辆之间。

2.根据权利要求1所述的动态水田平整度检测装置，其特征在于，所述处理器为PC机。

3.根据权利要求1所述的动态水田平整度检测装置，其特征在于，所述第一固定件、第二固定件及第三固定件上分别设有第一固定点、第二固定点及第三固定点，第一固定点、第二固定点及第三固定点这三个固定点呈三角形分布。

4.一种基于激光测距的动态水田平整度检测方法，其特征在于，采用权利要求1所述动态水田平整度检测装置检测，包括以下步骤：

S1、采用激光测距仪扫描田面，采集田面点云数据，获取测距数据；

S2、对采集到的测距数据进行坐标系转换，绘制田面点云图；

S3、进行田面三维重构：采用阈值滤波算法对所述点云数据进行初步删减，去除明显噪点；再采用均匀栅格化算法对测距数据作进一步精简；最后分别利用二维插值算法或Delaunay算法处理精简后的测距数据，对试验田面进行三维重构；

S4、计算农田表面相对高程的标准差S_d和高程差分布ED，进行田面平整度评价。

5.根据权利要求4所述的动态水田平整度检测方法，其特征在于，步骤S3所述均匀栅格法如下：

(1)定义采样立方体栅格的边长a和欲精简数据点百分比两个参数；

(2)定义以任意一点M为中心，边长为a的采样立方体栅格内其它数据点的点集N＝Ni(xi,yi,zi)，i＝l，2,…，n，分别计算点M到点集N内任一点的距离；

(3)将(2)所计算的所有距离相加，并求出平均点距值；

(4)对所有数据点实施上述(2)及(3)的计算，再根据(1)所定义的精简百分比，把平均点距值最小的百分比个数据点删除，从而实现测距数据的精简。

6.根据权利要求4所述的动态水田平整度检测方法，其特征在于，步骤S4所述田面平整度评价的步骤如下：通过计算田块内所有测量点到拟合平面的距离di，然后对距离di进行统计分析，统计di小于某一预设距离值A的测量点的累计百分比，获取高程差分布ED；若累计百分比符合正态分布3σ法则，比较标准差S_d和距离值A的数值，把数值较大者作为测量田田面的平整度。