一種基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)作物形態(tài)指標(biāo)測定領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過定期測量棉花的株高(每隔2-3天)，測算棉花的每日生長量，從而獲取棉花在不同的生長發(fā)育階段生長發(fā)育狀況，如旺長、正常、或弱?。粻I養(yǎng)生長和生殖生長是否協(xié)調(diào)，進(jìn)而為水肥、化學(xué)調(diào)控等促控措施調(diào)節(jié)棉花的生長發(fā)育速度和方向提供直觀的形態(tài)指標(biāo)。
[0003]現(xiàn)有方法在進(jìn)行棉花植株株高測定時(shí)，采用人工田間測量，即用卷尺或皮尺從棉花根莖基部的地面部或子葉節(jié)到棉花頂心的高度。棉花根莖基部的地面到頂心的高度稱為棉花的自然株高度；子葉節(jié)到棉花頂心的高度稱為棉花的株高。但是傳統(tǒng)方法存在耗時(shí)長、效率低、操作復(fù)雜等問題。采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行棉花植株株高測定時(shí)，擾動(dòng)棉花，影響棉花的生長，棉花的產(chǎn)量會(huì)受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法采用的技術(shù)方案如下,該方法包括:
[0006]S1、獲取棉田數(shù)字圖像
[0007]選取一塊棉田，用圖像采集設(shè)備獲取棉田數(shù)字圖像；
[0008]S2、獲取棉田覆蓋度
[0009]采用圖像處理軟件對所述棉田數(shù)字圖像進(jìn)行處理，計(jì)算所述綠色冠層面積與所述棉田數(shù)字圖像面積的比值，所述比值即為所述棉田數(shù)字圖像中棉田的覆蓋度；
[0010]S3、計(jì)算棉花的株高
[0011]采用公式(I)計(jì)算棉花植株的平均株高:
[0012]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0013]其中，y為所述棉田數(shù)字圖像中棉花植株的平均株高，X為所述棉田數(shù)字圖像中棉田的覆蓋度。
[0014]優(yōu)選地，在步驟SI之前還存在以下步驟:在棉田中安裝圖像采集設(shè)備。
[0015]優(yōu)選地，步驟SI中，在晴天、室外、自然光照的條件下，獲取所述棉田數(shù)字圖像。
[0016]優(yōu)選地，步驟SI中，所述棉田數(shù)字圖像采用圖像采集設(shè)備垂直地面拍攝棉田數(shù)字圖像，獲取棉田的俯視圖，所述俯視圖中棉花冠層上無陰影。
[0017]優(yōu)選地，步驟SI中，所述圖像采集設(shè)備為具有拍照功能的設(shè)備。
[0018]優(yōu)選地，步驟S2，具體為:將所述棉田數(shù)字圖像導(dǎo)入，將所述棉田數(shù)字圖像中棉花綠色冠層分割出來，計(jì)算分割出來的所述棉花綠色冠層的面積，然后將所述棉花綠色冠層面積除以所述棉田數(shù)字圖像面積，獲得比值，所述比值即為所述棉田數(shù)字圖像中棉田的覆皿/又O
[0019]優(yōu)選地，步驟S3中，所述公式(I)通過多次重復(fù)試驗(yàn)獲取如下:
[0020]Fl、選擇至少3個(gè)棉花長勢正常均勻的棉田，記做第一棉田小區(qū)、第二棉田小區(qū)、第三棉田小區(qū)、……第η棉田小區(qū)，所述η大于等于3，然后對每個(gè)所述棉田小區(qū)采取下述操作:
[0021]從棉苗長出真葉開始，在所述棉田小區(qū)中，每隔7天的同一時(shí)間用所述圖像采集設(shè)備垂直地面獲取所述棉田小區(qū)的棉田數(shù)字圖像，同時(shí)，用卷尺任意測量該所述棉田小區(qū)中的20株?30株棉花植株的株高，并記錄數(shù)據(jù)，直至棉花植株打頂為止；
[0022]F2、將同一天同一時(shí)間獲取的棉花植株的株高進(jìn)行平均值計(jì)算，得到該測量時(shí)間的棉花植株的平均株高；
[0023]F3、用圖像分析軟件對得到的棉田數(shù)字圖像進(jìn)行分析，獲取相應(yīng)測量時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度，將同一天同一時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度進(jìn)行平均值計(jì)算，獲取每個(gè)測量時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度的平均值；
[0024]F4、建立直角坐標(biāo)系，以同一天同一時(shí)間獲得的棉花冠層的覆蓋度的平均值為橫坐標(biāo)X，獲得的棉花植株的平均株高為縱坐標(biāo)y，獲得曲線及曲線的公式，所述公式即為所述公式(I)。
[0025]本發(fā)明基于圖象技術(shù)測定棉花株高的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:圖像采集設(shè)備、控制服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理中心；
[0026]所述圖像采集設(shè)備安裝在棉田中，且與所述控制服務(wù)器無線或有線連接，所述控制服務(wù)器控制所述圖像采集設(shè)備獲取棉田數(shù)字圖像，并控制所述圖像采集設(shè)備將所述棉田數(shù)字圖像傳送給所述數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲取棉田數(shù)字圖像中的棉花植株的平均株高；所述數(shù)據(jù)處理中心將獲取的棉花植株的平均株高發(fā)送給所述控制服務(wù)器；
[0027]所述圖像米集設(shè)備包括:具有攝像功能的移動(dòng)終端、具有攝像功能和GPS功能的移動(dòng)終％5和攝像頭。
[0028]優(yōu)選地，所述具有攝像功能和GPS功能的移動(dòng)終端，還具有獲取棉田的經(jīng)緯度坐標(biāo)的功能。
[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030]本發(fā)明采用的棉花株高測定方法是根據(jù)棉花株高變化和覆蓋度變化的正向相關(guān)性，通過拍攝棉田圖象，用計(jì)算機(jī)圖象技術(shù)將這種覆蓋度的變化量化，并與棉花株高建立對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，即只要知道了棉花的覆蓋度，就可通過這種函數(shù)關(guān)系計(jì)算棉花的株高，因此本發(fā)明耗時(shí)短、效率高、操作簡單。最終實(shí)現(xiàn)基于圖象技術(shù)測定棉花株高的目的，實(shí)現(xiàn)測定棉花株高和株高生長的速度，從而用以判斷作物生長狀況，指導(dǎo)作物生產(chǎn)中的施肥、灌溉和化調(diào)。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明的測量方法時(shí)間減少了 30倍，可實(shí)現(xiàn)株高監(jiān)控的無人化、自動(dòng)化和信息化，大大提高了工作效率，降低了人工成本。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法流程示意圖；
[0032]圖2是實(shí)施例1中所述公式⑴的曲線圖；
[0033]圖3是實(shí)際測得的棉花株高與通過實(shí)施例1的公式預(yù)測得到的棉花株高的對比曲線圖；
[0034]圖4是本發(fā)明基于圖象技術(shù)測定棉花株高的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0036]參照圖1，實(shí)施例1、一種基于圖象技術(shù)測定棉花株高的方法，該方法包括:
[0037]S1、獲取棉田數(shù)字圖像
[0038]在晴天、室外、自然光照的條件下，選取一塊棉田，采用圖像采集設(shè)備獲取棉田數(shù)字圖像；
[0039]步驟SI中，所述棉田數(shù)字圖像采用攝像設(shè)備垂直地面拍攝棉田數(shù)字圖像，獲取棉田的俯視圖，所述俯視圖中棉花冠層上無陰影；
[0040]S2、獲取棉田覆蓋度
[0041]采用圖像處理軟件對所述棉田數(shù)字圖像進(jìn)行處理，計(jì)算所述綠色冠層部分的面積；
[0042]具體為:將所述棉田數(shù)字圖像導(dǎo)入，將所述棉田數(shù)字圖像中棉花綠色冠層部分與地面圖像和地膜等異物分割，計(jì)算分割出來的所述棉花綠色冠層的面積，然后將所述棉花綠色冠層面積除以所述棉田數(shù)字圖像面積，獲得比值，所述比值即為所述棉田數(shù)字圖像中棉田的覆蓋度；
[0043]S3、計(jì)算棉花的株高
[0044]采用公式(I)計(jì)算棉花植株的平均株高:
[0045]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0046]其中，y為所述棉田數(shù)字圖像中棉花植株的平均株高，X為所述棉田數(shù)字圖像中棉田的覆蓋度。
[0047]在步驟SI之前還存在以下步驟:在棉田中安裝圖像采集設(shè)備。
[0048]步驟SI中所述圖像處理軟件為具有自動(dòng)分割出背景和綠色冠層功能的軟件。
[0049]步驟SI中，所述攝像設(shè)備為具有拍照功能的設(shè)備；
[0050]步驟S3中，所述公式(I)通過多次重復(fù)試驗(yàn)獲取如下:
[0051]F1、選擇至少3個(gè)棉花長勢正常均勻的棉田，記做第一棉田小區(qū)、第二棉田小區(qū)、第三棉田小區(qū)、……第η棉田小區(qū)，所述η大于等于3，然后對每個(gè)所述棉田小區(qū)采取下述操作:
[0052]從棉苗長出真葉開始，在所述棉田小區(qū)中，每隔7天的同一時(shí)間用所述圖像采集設(shè)備垂直地面獲取所述棉田小區(qū)的棉田數(shù)字圖像，同時(shí)，用卷尺任意測量該所述棉田小區(qū)中的20株?30株棉花植株的株高，并記錄數(shù)據(jù)，直至棉花植株打頂為止；
[0053]F2、將同一天同一時(shí)間獲取的棉花植株的株高進(jìn)行平均值計(jì)算，得到該測量時(shí)間的棉花植株的平均株高；
[0054]F3、用圖像分析軟件對得到的棉田數(shù)字圖像進(jìn)行分析，獲取相應(yīng)測量時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度，將同一天同一時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度進(jìn)行平均值計(jì)算，獲取每個(gè)測量時(shí)間的棉花冠層的覆蓋度的平均值；
[0055]F4、建立直角坐標(biāo)系，以同一天同一時(shí)間獲得的