[发明专利]一种农作物冠层高度的检测方法及装置

说明书

本发明提供了一种农作物冠层高度的检测方法及装置，该检测方法通过控制器控制三维旋转云台，进而控制激光测距仪的发射角度，使测距仪按照一定的轨迹对作物冠层自动进行扫描测量，扫描结果传递给数据处理中心，经过内角误差修正、三角几何换算、数据拟合筛选后得到作物冠层高度的最大值和平均值，进而得到农作物的冠层高度。该方法可以实现对冠层高度的远程、自动和长期连续测量，测量精度高，安装使用方便，成本低廉，提高了测量效率且降低了人工劳动强度，弥补了以往测量方法的不足。

技术领域

本发明属于作物气象自动观测技术领域，特别涉及一种农作物冠层高度的检测方法及装置。

背景技术

作为一个农业大国，作物观测是农业生产中必不可少的一环。而植株冠层高度是作物生长的重要参数，掌握作物冠层高度的变化可以实时了解作物的发育进展和长势情况，对分析作物生长状态，开展作物产量预测，指导农事活动，保障粮食安全具有重要意义；同时，冠层高度也是实现作物部分发育期自动判识的重要依据。

目前，我国的农作物观测技术还相对落后，冠层高度的测量还是以人工测量为主，此方法费时费力，难以对作物进行实时连续测量，且测量数据误差大、时效性差。随着现代电子、通讯和计算机技术的发展，冠层高度的自动化测量也取得了不少进展，但仍有很多不足。

常见的植株高度检测方法主要有超声波测量和机器视觉技术，将超声波测距传感器安置在上方，通过垂直向下发射超声波获取作物冠层与传感器之间的距离，来推算作物的高度。所以该装置仅能对传感器正下方的作物进行高度测量，且超声波测距传感器本身存在的反射、噪音、交叉等问题，造成超声波在对植株顶部高度难以捕捉，植株间产生相互干涉，因此造成测量结果不稳定，存在较大的误差，机器视觉技术则存在识别率第、成本高和实时性差的问题，难以在实际中应用。

公开号为CN102175156A的对比文件公开了作物自动测高装置，该装置利用微处理器控制伺服电机转动，使其带动红外测距传感器对作物进行自动扫描，完成冠层顶端的确定，同时超声波测距传感器测出传感器当前高度，完成高度测量的工作。但该装置结构复杂，对安装要求高，大田环境下部件容易受损，测量效率和可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农作物冠层高度的检测方法及装置，用于解决现有技术中对农作物冠层高度的测量效率低和可靠性低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种农作物冠层高度的检测方法，包括八个方法方案：

方法方案一，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。

方法方案二，在方法方案一的基础上，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。

方法方案三，在方法方案一的基础上，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。

方法方案四，在方法方案三的基础上，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。

方法方案五，在方法方案二的基础上，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；