[发明专利]基于情景感知的作物冠层图像采集装置

说明书

技术领域

本发明涉及作物生长监测、图像采集等技术领域，特别涉及一种基于情景感知的作物冠层图像采集装置。

背景技术

作物冠层信息(包括覆盖度、绿度、叶面积等)可以综合反映作物生长期内动态变化和表征作物生长状况，是数字农业中作物长势监测的重要内容之一。

目前，数字农业研究和应用得到蓬勃发展，作物长势动态监测作为数字农业领域的一个重要方向，得到了研究人员的高度重视，而伴随着计算机视觉和图形图像处理技术的发展，数字图像采集产品逐渐应用到作物生长过程监测中，研究人员从多个角度、多个层次、多种作物进行了大量的尝试。

1987年，迈尔(Mayer)等研制了一个基于数字图像的作物长势监测系统，采用无损方式获取了作物叶面积、茎秆直径、叶柄夹角等长势参数。

1996年，卡萨迪(Casady)等应用计算机视觉技术提取了水稻长势信息，通过二值化图像处理提取了水稻高度、宽度和叶面积等指标。

清水(Shimizu)和海恩斯(Heins)开发了基于作物长势分析的计算机视觉系统，用带有红外功能的CCD摄像机分别采集光照条件和黑暗条件下的作物图像，以此来分析作物在光照和黑暗条件下的长势变化。

贺东仙等基于双目立体视觉技术，对穴盘中的甘薯幼苗进行了株高、叶冠投影面积和生物量的测定。

2006年，雷咏雯等采用数码相机获取了棉花不同生育期的冠层图像，分析了棉花不同生育期的地面覆盖度与生物学产量、叶面积指数间的关系。

吴雪梅和张彦娥等采用数字图像分析技术对番茄叶片的缺氮特征进行了研究。

纪寿文等利用数字图像处理技术对玉米苗期的杂草进行了研究，根据投影面积、叶宽、叶长识别出了杂草，并根据杂草的投影面积进而确定出杂草密度。

马彦平等采用数字图像技术和远程数据传输技术实现了对小麦、夏玉米的株高解析。

综合分析目前的各类研究，前期的研究手段大多通过人工使用数码相机在田间或设施内获取作物数字图像再带回实验室进行分析处理，更多侧重在数字图像处理方法和指标对比等方面。随着物联网技术的兴起，采用固定的摄像机/数码相机在设定的点位进行间隔拍摄的方法得到广泛的应用。针对目前固定点位长期监测的方法，业界研究人员重点放在了系列照片的获取和处理，数字图像的采集也过多地依靠摄像机/照相机的自动间隔拍摄模式，对田间情景的变化无相应的处理手段。虽然张雪芬、王秀芳等人的研究已经注意到降水、大风、大雾、光照对图像质量的影响，但也仅仅是在图片处理时对异常灾害天气状况下拍摄的“模糊”图像予以“剔除”，在一定程度上影响了对作物生长过程关键节点和灾害影响进程的记录和分析，降低了试验结果的准确性和代表性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于情景感知的作物冠层图像采集装置，以更为准确的采集作物冠层图像，记录、分析作物生长过程关键节点和灾害影响信息。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：