[发明专利]一种农作物冠层高度的检测方法及装置

权利要求书

1.一种农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，步骤如下：

1)利用激光测距仪扫描农作物冠层，计算各个扫描点的位置和高度值；

2)根据所有扫描点的位置和高度值，求高度极大值组；

3)根据所述高度极大值组确定冠层高度；

所述激光测距仪通过垂直旋转运动和水平旋转运动的方式进行扫描；

所述垂直旋转运动和水平旋转运动的方式为：

a)设置测距仪扫描时的起始位置的垂直旋转角度为A＝A₁，水平旋转角度为B＝B₁，结束位置的垂直旋转角度为A＝A_n，B＝B_n；

b)以起始位置为起点，首先固定垂直旋转角度，保持A₁＝A不变，B从B₁开始，以设定的角度β为角度步长进行正向水平旋转，直至B≥B_m时为止；然后保持B不变，以设定的角度α为角度步长垂直旋转一次，使A₂＝A₁+α，再保持A₂不变，B从B_m开始，以β为角度步长进行反向水平旋转，直至B≤B₁时为止；重复上述过程，直至A≥A_n时为止；

c)每次旋转得到垂直旋转的角度A_i、水平旋转的角度B_j及激光发射口距离扫描点的距离值R_ij(i＝1,2,…n，j＝1,2,…m)，i和j分别代表垂直旋转的次数和水平旋转的次数，得到每个扫描点的高度值h_ij，并根据垂直旋转的角度A_i、水平旋转的角度B_j计算每个扫描点的位置；激光测距仪旋转至结束位置得到整个扫描范围内的所有扫描点的高度值数据H。

2.根据权利要求1所述的农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，通过对所有扫描点的位置和高度值初次筛选极大值点，得到第一组极大值组，再对第一组极大值组第二次筛选，得到所述高度极大值组。

3.根据权利要求2所述的农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，所述冠层高度包括冠层高度最大值和冠层高度平均值，冠层高度最大值是所述高度极大值组的最大值，冠层高度平均值是所述高度极大值组的平均值。

4.根据权利要求1所述的农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，测距仪垂直旋转时，激光发射口高度会发生变化，利用内角误差公式修正激光发射口高度，所述内角误差修正公式为：

I_i＝r-r*cosA_i

L_i＝L₀+I_i

其中，I_i为激光发射口抬升高度，r为激光测距仪旋转半径，A_i为垂直旋转角度，L_i为激光发射口高度，L₀为激光发射口垂直向下时的高度。

5.根据权利要求4所述的农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，所述每个扫描点的高度值h_ij＝L_i-R_ij*cosA_i；

其中，h_ij为扫描点的高度值，L_i为激光发射口高度，R_ij为激光发射口距离扫描点的距离值，A_i为垂直旋转角度。

6.根据权利要求2所述的农作物冠层高度的检测方法，其特征在于，对所有扫描点的位置和高度值筛选时，需去除异常数据，所述异常数据包括负值数据、超过设备安装高度的数据。

7.一种农作物冠层高度的检测装置，其特征在于，包括如下单元：

扫描点位置和高度计算单元：利用激光测距仪扫描农作物冠层，计算各个扫描点的位置和高度值；所述激光测距仪通过垂直旋转运动和水平旋转运动的方式进行扫描；所述垂直旋转运动和水平旋转运动的方式为：

a)设置测距仪扫描时的起始位置的垂直旋转角度为A＝A₁，水平旋转角度为B＝B₁，结束位置的垂直旋转角度为A＝A_n，B＝B_n；

b)以起始位置为起点，首先固定垂直旋转角度，保持A₁＝A不变，B从B₁开始，以设定的角度β为角度步长进行正向水平旋转，直至B≥B_m时为止；然后保持B不变，以设定的角度α为角度步长垂直旋转一次，使A₂＝A₁+α，再保持A₂不变，B从B_m开始，以β为角度步长进行反向水平旋转，直至B≤B₁时为止；重复上述过程，直至A≥A_n时为止；

c)每次旋转得到垂直旋转的角度A_i、水平旋转的角度B_j及激光发射口距离扫描点的距离值R_ij(i＝1,2,…n，j＝1,2,…m)，i和j分别代表垂直旋转的次数和水平旋转的次数，得到每个扫描点的高度值h_ij，并根据垂直旋转的角度A_i、水平旋转的角度B_j计算每个扫描点的位置；激光测距仪旋转至结束位置得到整个扫描范围内的所有扫描点的高度值数据H；

高度极大值组计算单元：用于根据所有扫描点的位置和高度值信息，求高度极大值组；

冠层高度计算单元：用于根据所述高度极大值组确定冠层高度。