[发明专利]一种便携式草地生物量无损伤测量装置

说明书

本发明公开了一种便携式草地生物量无损伤测量装置，RGB图像获取模块和固态面阵激光雷达分别采集大量高分辨率的草地RGB图像和相对距离图像，GPS模块获取当前草地区域的GPS信息，嵌入式信号控制及处理板对相对距离图像进行距离差值和直方图统计获取被测区域完整的草地高度分布信息，同时对草地RGB图像进行覆盖度计算，最后根据大量的草地覆盖度数据、草地高度分布数据和对应区域的GPS信息进行草地生物量解算，使用本发明能够实时、全面地获取草地生物量信息，且结构简单、携带方便。

技术领域

本发明属于草地信息采集技术领域，具体涉及一种便携式草地生物量无损伤测量装置。

背景技术

草地生物量的测量是有效反映草地生长情况的重要指标，可为草原的演替趋势和生产潜力提供基础信息。

草地生物量的测量包括草地覆盖度的测量和高度的测量，传统的草地生物量测量通常是分别进行草地覆盖度测量和草地高度测量，然后线下进行生物量的解算。其中草地覆盖度测量通常采用照相法，草地高度测量通常采用尺子测量法和传感器测量法，因此其存在以下问题：①需多人操作；②便携性不强；③不能实时获取生物量；④可操作性不强；⑤测量精度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种便携式草地生物量无损伤测量装置，能够实时、同时获取植被高度信息和覆盖度信息，且结构简单、携带方便，为草原演替趋势和生产潜力的研究以及相关人员野外实时获取生物量信息提供了技术支持。

一种便携式草地生物量无损伤测量装置，包括壳体(10)、固态面阵激光雷达(1)、RGB图像获取模块(2)、嵌入式信号处理板(3)、显示屏(4)以及手持端(7)；

其中，所述固态面阵激光雷达(1)用于获取被测草地的相对距离图像，并根据相对距离图像获得草地区域的草地高度分布直方图；

所述RGB图像获取模块(2)用于获取被测草地的RGB图像；

所述嵌入式信号处理板(3)用于根据所述RGB图像识别出的有草区域和无草区域，并得到有草区域覆盖度；

所述显示屏(4)用于显示测量装置的工作状态和草地区域覆盖度以及草地高度测量结果；

所述手持端(7)固定在壳体(10)上。

进一步的，固态面阵激光雷达(1)包括激光发射模块(11)、激光发射透镜组(12)、激光接收透镜组(13)、窄带滤光片(14)、集成CMOS光电测距芯片(15)、光源驱动电路模块(16)和距离信息处理模块(17)；

所述光源驱动电路模块(16)驱动激光发射模块(11)发出激光信号；并由激光发射透镜组(12)向待测草地发射；激光接收透镜组(13)收目标反射的激光信号，经窄带滤光片(14)滤除杂散光；集成CMOS光电测距芯片(15)计算固态面阵激光雷达(1)到草地的相对距离图像；所述距离信息处理模块(17)获得被测草地的高度分布直方图。

进一步的，所述集成CMOS光电处理芯片(15)对回波信号进行多相位窗电荷累积积分并得到相对距离图像的具体过程为：

集成CMOS光电处理芯片(15)的每个像素点按照4个不同相位窗依次接收回波信号，得到4组不同相位的积分电荷Q₁、Q₂、Q₃和Q₄；其中，Q₁、Q₂、Q₃和Q₄分别为相位窗相对于反射的调制光信号的移动相位为0度、180度、90度以及动270度时的积分电荷；计算光信号在集成CMOS光电处理芯片的每个像素点与草地之间往返的相位差其中∑Q₁、∑Q₂、∑Q₃和∑Q₄分别为积分电荷的多次累积结果；