[发明专利]一种苹果园产量测量方法

权利要求书

1.一种苹果园产量测量方法，该方法包括：

1)提供一种苹果园产量测量系统，所述测量系统位于无人机上，所述测量系统包括无人机驱动设备、航空摄像机、图像识别设备和ARM 11处理器，所述航空摄像机用于对苹果园拍摄以获得园区图像，所述图像识别设备与所述航空摄像机连接以对所述园区图像进行图像处理，识别出所述园区图像中的苹果种类，并基于所述苹果种类识别所述园区图像中的苹果总数，所述ARM 11处理器与所述无人机驱动设备连接以控制所述无人机驱动设备驱动所述无人机飞临苹果园正上方；

2)使用所述系统进行测量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量系统还包括：

移动硬盘，用于预先存储各个种类的苹果的基准图像模板，每一个种类的基准图像模板为对每一个种类的基准单株苹果预先拍摄所获得的图案，所述移动硬盘还预先存储了苹果树上限灰度阈值、苹果树下限灰度阈值、气压高度权重值和无线电高度权重值，所述苹果树上限灰度阈值和所述苹果树下限灰度阈值用于将图像中苹果树与图像背景分离；

无线通讯设备，与远端的苹果产量研究平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述苹果产量研究平台发送的飞行控制指令，所述飞行控制指令中包括苹果园正上方位置对应的目的GPS数据和目的拍摄高度，还用于将所述苹果种类无线发送给所述苹果产量研究平台，以无线接收所述苹果产量研究平台返回的与所述苹果种类对应的苹果果实上限灰度阈值和苹果果实下限灰度阈值，所述苹果上限灰度阈值和所述苹果果实下限灰度阈值用于将图像中对应苹果种类的苹果果实与图像背景分离；

GPS定位设备，连接GPS导航卫星，用于接收无人机所在位置的实时GPS数据；

气压高度传感器，用于根据无人机附近的气压变化，检测无人机所在位置的实时气压高度；

无线电高度传感器，包括无线电发射机、无线电接收机和单片机，所述单片机与所述无线电发射机和所述无线电接收机分别连接，所述无线电发射机向地面发射无线电波，所述无线电接收机接收地面反射的无线电波，所述单片机根据所述无线电发射机的发射时间、所述无线电接收机的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的实时无线电高度，所述无线电波传播速度为光速；

所述航空摄像机为线阵数码航空摄影机，包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和成像电子单元，用于对苹果园拍摄以获得园区图像；

所述图像识别设备与所述航空摄像机和所述移动硬盘分别连接，包括对比度增强单元、自适应递归滤波单元、灰度化处理单元、苹果树识别单元和苹果果实识别单元，所述对比度增强单元、所述自适应递归滤波单元、所述灰度化处理单元、所述苹果树识别单元和所述苹果果实识别单元分别采用不同的FPGA芯片来实现，所述对比度增强单元与所述航空摄像机连接以对所述园区图像进行对比度增强处理，以获得增强图像，所述自适应递归滤波单元与所述对比度增强单元连接以对所述增强图像进行自适应递归滤波处理，以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述自适应递归滤波单元连接，对所述滤波图像进行灰度化处理，以获得灰度化图像，所述苹果树识别单元与所述灰度化处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述苹果树上限灰度阈值和所述苹果树下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个苹果树子图像，并选择一个苹果树子图像，将选择的苹果树子图像与所述移动硬盘中各个种类的苹果的基准图像模板进行匹配，输出匹配度最高的基准图像模板对应的种类作为所述园区图像中的苹果种类输出，所述苹果果实识别单元与所述灰度化处理单元和所述移动硬盘分别连接，将所述灰度化图像中灰度值在所述苹果果实上限灰度阈值和所述苹果果实下限灰度阈值之间的像素识别并组成多个苹果果实子图像，并将多个苹果果实子图像的数量作为所述园区图像中的苹果总数输出；

所述ARM 11处理器与所述无人机驱动设备、所述无线通讯设备、所述GPS定位设备、所述气压高度传感器、所述无线电高度传感器、所述移动硬盘、所述航空摄像机和所述图像识别设备分别连接，基于实时气压高度、实时无线电高度、气压高度权重值和无线电高度权重值计算飞机实时高度，接收所述无线通讯设备转发的飞行控制指令，对所述飞行控制指令解析以获得苹果园正上方位置对应的目的GPS数据和目的拍摄高度，控制所述无人机驱动设备以驱动所述无人机飞往所述苹果园正上方位置，在所述飞机实时高度与所述目的拍摄高度匹配且所述实时GPS数据与所述目的GPS数据匹配时，进入苹果园产量测量模式，在所述飞机实时高度与所述目的拍摄高度不匹配或所述实时GPS数据与所述目的GPS数据不匹配时，进入苹果园寻找模式；

其中，所述ARM 11处理器在苹果园产量测量模式中，启动所述航空摄像机和所述图像识别设备，将所述图像识别设备中苹果树识别单元输出的苹果种类转发给所述无线通讯设备，以获得所述无线通讯设备返回与所述苹果种类对应的苹果果实上限灰度阈值和苹果果实下限灰度阈值，并将与所述苹果种类对应的苹果果实上限灰度阈值和苹果果实下限灰度阈值存储到所述移动硬盘中，随后所述ARM 11处理器还接收所述园区图像中的苹果总数，将所述园区图像中的苹果总数通过所述无线通讯设备转发给所述苹果产量研究平台；

其中，所述ARM 11处理器连接所述苹果果实识别单元，以在将所述苹果种类对应的苹果果实上限灰度阈值和苹果果实下限灰度阈值存储到所述移动硬盘之后，触发所述苹果果实识别单元的操作。