一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，包括如下步驟：S1、圖像采集；S2、牧草檢測；S3、牧草層高計(jì)算；S4、牧草株高計(jì)算；S5、圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸。本發(fā)明克服現(xiàn)有牧草高度檢測方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牧草任意高度的實(shí)時(shí)、無損、連續(xù)、遠(yuǎn)程測量，本發(fā)明對(duì)提高觀測資料的客觀性、數(shù)據(jù)質(zhì)量和減輕觀測人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高觀測效率等具有重要意義。
【專利說明】
一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及牧草檢測領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)外學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測進(jìn)行了較深入的研究，但大都集中在農(nóng)田雜草 識(shí)別、病蟲害控制等方面，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)小麥、玉米、水稻、棉花等農(nóng)作物的關(guān)鍵發(fā)育期、蓋 度、密度、高度等參數(shù)的自動(dòng)化監(jiān)測。而對(duì)草原地區(qū)的牧草的自動(dòng)化觀測研究較少。現(xiàn)有的 草地觀測的指標(biāo)多集中在牧草的產(chǎn)量和蓋度，且多與人工觀測結(jié)合，并未實(shí)現(xiàn)真正意義上 的自動(dòng)化。本發(fā)明對(duì)草原地區(qū)的天然牧草自動(dòng)化檢測和數(shù)據(jù)上傳進(jìn)行了研究。
[0003] 現(xiàn)有牧草高度自動(dòng)檢測方法一般僅能測量單株牧草的高度（即株高），不能測量觀 測范圍內(nèi)牧草的整體高度（即層高）。而且測量牧草高度時(shí)，現(xiàn)有方法需要接觸牧草、或需要 在觀測現(xiàn)場放置標(biāo)定物，對(duì)牧草生長有損壞。本發(fā)明給出的方法采用相機(jī)無接觸的被動(dòng)測 量，僅需一部數(shù)字相機(jī)，無需在觀測現(xiàn)場放置任何標(biāo)定物，克服了現(xiàn)有方法對(duì)硬件條件和實(shí) 驗(yàn)環(huán)境條件等外部條件要求高的缺點(diǎn)，做到了不破壞測量現(xiàn)場、無損測量。
[0004] 目前圖像分割的方法有很多，但針對(duì)牧草特點(diǎn)的圖像分割方法研究較少。而且，當(dāng) 前常用的牧草圖像分割多采用形狀特征，輪廓提取是形狀特征參數(shù)計(jì)算的關(guān)鍵，但提取完 整且光滑的輪廓可借鑒的成果不多。對(duì)于作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的植株株型有較高要求，導(dǎo)致這些 方法只能對(duì)某一種或某幾種植株使用，適用性不強(qiáng)。本發(fā)明給出的方法沒有采用圖像的形 狀特征或紋理特征，而是采用顏色特征，不針對(duì)某一種或某幾種牧草，不需要輪廓提取，也 無需運(yùn)行復(fù)雜的圖像分割算法，適用性很強(qiáng)。
[0005] 無論是安全監(jiān)控、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測，還是牧草自動(dòng)化檢測，目前基 本上都采用千萬像素級(jí)別的高性能相機(jī)在前端采集，然后通過網(wǎng)絡(luò)、1394或USB傳輸給工控 機(jī)或臺(tái)式機(jī)進(jìn)行處理，這種非嵌入式方案一般價(jià)格昂貴。而且由于牧草在自然環(huán)境下，背景 復(fù)雜，而觀測點(diǎn)與臺(tái)站一般距離較遠(yuǎn)，圖像傳輸壓力大，工控機(jī)或臺(tái)式機(jī)在體積、功耗、工作 環(huán)境及穩(wěn)定性方面也不適于在野外工作。
[0006] 草原牧草高度檢測方法目前仍然以人工觀測為主。人工觀測方法是用卷尺、游標(biāo) 卡尺等進(jìn)行測量，由于觀測點(diǎn)與臺(tái)站距離較遠(yuǎn)，雖然檢測結(jié)果較為精確，但很費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、主 觀性較大，而且無法在牧草的整個(gè)生長過程中實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。盡管當(dāng)前出現(xiàn)了一些牧草高 度自動(dòng)檢測方法，但這些方法在測量牧草高度時(shí)需要接觸牧草、或需要在觀測現(xiàn)場放置標(biāo) 定物，對(duì)牧草生長有損壞。而且這些方法多與人工觀測結(jié)合，并未實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng) 化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提出一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，克服現(xiàn)有牧草高度檢測 方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牧草任意高度的實(shí)時(shí)、無損、遠(yuǎn)程、連續(xù)測量，本發(fā)明對(duì)提高觀測資料 的客觀性、數(shù)據(jù)質(zhì)量和減輕觀測人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高觀測效率等具有重要意義。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法， 包括如下步驟：
[0009] S1、圖像采集，采用網(wǎng)絡(luò)相機(jī)進(jìn)行圖像采集，將網(wǎng)絡(luò)相機(jī)安裝在地面上，光軸與地 面平行略向上，使圖像采集的圖片能拍攝到天空背景；
[0010] S2、牧草檢測，判斷由相機(jī)采集的圖像中的像素是否具備某些特征，從而直接在 RGB空間上轉(zhuǎn)換成二值化圖像，分割出牧草與非牧草區(qū)域；
[0011] S3、牧草層高計(jì)算;對(duì)牧草層高的檢測采用如下四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：
[0012] ①用一個(gè)相機(jī)水平略向上放置拍攝牧草，要求能拍到天空背景；
[0013] ②采用上面的方法將上面的RGB圖像轉(zhuǎn)化為二值圖，在二值圖中用黑色(0)表示綠 草區(qū)域，白色(255)表示非綠草區(qū)域；
[0014]③通過每行綠色像素點(diǎn)數(shù)量的變化曲線，獲得最高一層的高度信息，同時(shí)以橫坐 標(biāo)為參考點(diǎn)，獲得每個(gè)最高點(diǎn)的高度信息;從最上面的第1行到最高點(diǎn)置為255,通過這種方 法可以將非綠草的干擾濾除；
[0015]④計(jì)算每一列中最下一行到紅色標(biāo)記的行的長度，然后求所有列的平均高度:草 的平均高度(草的層高）=圖像的高度-像素點(diǎn)的最高高度之和/圖像的寬度；
[0016] S4、牧草株高計(jì)算，采用二項(xiàng)式擬合的方式得到，設(shè)yl=a*x2+b*x+c，其中X為層 高，通過以上方法由系統(tǒng)直接得到;y 1為株高，a、b、c為擬合系數(shù)；
[0017] S5、圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)處理后的結(jié)果及原始圖像經(jīng)JPEG壓縮后再通過網(wǎng)絡(luò) 傳輸。
[0018] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S2中，這些特征應(yīng)既考慮牧草的色度信息又考慮 牧草的光照信息，這些特征由用戶根據(jù)以下四個(gè)參數(shù)來定義：
[0019] ①在RGB空間的主導(dǎo)成分（dominant RGB component)
[0020] ②在RGB空間的受控成分（dominated RGB component)
[0021] ③最小亮度（minimum intensity(shadow))
[0022] ④最大亮度(maximum intensity(light));
[0023] 在RGB顏色空間中，相同或相似顏色的信息通常會(huì)集中分布在一個(gè)部位，對(duì)于像牧 草這樣的綠色植物，其主要的顏色分量為綠色分量G，因此在一般情況下植株部分G分量的 值要大于R分量與B分量的值。上述條件中①與②應(yīng)分別對(duì)應(yīng)G(green)通道和B(Blue)通道； 而shadow和light代表了兩個(gè)亮度門限值，這兩個(gè)門限值能夠?qū)⑻担╢ shadow)或太亮的 (3 light)像素濾除掉。
[0024] 對(duì)于綠草檢測，采用如下方式檢測：
[0025]
[0026] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S3中，當(dāng)牧草長得不密集，某些地方出現(xiàn)間斷時(shí)， 在程序中設(shè)置一個(gè)閥值，當(dāng)該列的綠色像素的個(gè)數(shù)少于該閥值時(shí)，該列不應(yīng)參與層高的運(yùn) 算。
[0027] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S4中，擬合的方法為:首先由本系統(tǒng)直接得到層高 X，然后人工測出與該圖像對(duì)應(yīng)的株高y，通過這種方法測得多組數(shù)據(jù)，然后將x、y數(shù)據(jù)代入 到Matlab函數(shù)p = polyfit(x，y，2)中，這樣就可得到了擬合系數(shù)，即a = p(l)，b = p(2)，c = p (3)，將擬合系數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給本系統(tǒng)，就可以直接由系統(tǒng)得到株高。
[0028] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S5中，圖像壓縮可以采用TI給出的經(jīng)過優(yōu)化后的 JPEG編碼庫實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)傳輸采用"客戶端/服務(wù)器"網(wǎng)絡(luò)通信模式實(shí)現(xiàn)，將DM642設(shè)計(jì)為嵌入 式服務(wù)器端，利用套接字Socket編程實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求并發(fā)送編碼流;同 時(shí)在PC機(jī)端用VC++開發(fā)了基于WinSock的客戶端，負(fù)責(zé)向服務(wù)器端發(fā)起請(qǐng)求并按幀接收數(shù) 據(jù)、Jpeg解碼及圖像顯示、檢測結(jié)果顯示；網(wǎng)絡(luò)模塊使用NDK(Network Developer's Kit)開 發(fā)，NDK是ΤΙ針對(duì)其C6X系列DSP的TCP/IP協(xié)議棧而開發(fā)的新型網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具包。
[0029]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述網(wǎng)絡(luò)相機(jī)采用200萬像素。
[0030]采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用200萬像素的相機(jī)在前端 采集，并在前端通過DSP直接進(jìn)行牧草檢測、高度測量等處理，處理后的結(jié)果及原始圖像、處 理后的圖像數(shù)據(jù)流再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)端的客戶機(jī)。由于DSP的超強(qiáng)運(yùn)算能力，使這種在前 端采集、前端處理的嵌入式方案運(yùn)算速度快，魯棒性好，基于嵌入式技術(shù)和圖像處理技術(shù)的 牧草高度檢測方法，在速度和穩(wěn)定性上大大超過PC系統(tǒng)。特別是在超高速圖像處理和大分 辨率圖像處理領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢。本發(fā)明通過采用新穎、簡單的算法，并借助嵌入式技術(shù)的 優(yōu)勢，使本發(fā)明提出的牧草高等檢測方法實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、易用性等方面優(yōu)于現(xiàn)有檢測方 法。
[0031] 本發(fā)明克服現(xiàn)有牧草高度檢測方法的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)牧草任意高度的實(shí)時(shí)、無損、 遠(yuǎn)程、連續(xù)測量，本發(fā)明對(duì)提高觀測資料的客觀性、數(shù)據(jù)質(zhì)量和減輕觀測人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提 高觀測效率等具有重要意義。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明的硬件連接框圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的牧草高度檢測原圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的牧草二值化圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明的綠色像素點(diǎn)數(shù)量的變化曲線；
[0037] 圖5為本發(fā)明的濾波后的二值化圖；
[0038]圖6為本發(fā)明的濾波后的綠草圖；
[0039]圖7為本發(fā)明的牧草的高度曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041] 本檢測方法包括圖像采集、牧草檢測、層高計(jì)算、株高計(jì)算、圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸 等部分。其硬件連接框圖如圖1所示。
[0042] 采用1臺(tái)200萬像素智能工業(yè)相機(jī)(工業(yè)相機(jī)內(nèi)自帶DSP和網(wǎng)口，DSP采用TI公司的 TMS320DM642)，工業(yè)相機(jī)通過CameraLink接口與DSP相連，相機(jī)采集到的數(shù)據(jù)通過DSP上的 EDMA傳送到片外的SDRAM，以便供圖像處理應(yīng)用程序使用。圖像處理應(yīng)用程序主要實(shí)現(xiàn)牧草 的檢測、層高計(jì)算、株高計(jì)算等。對(duì)圖像進(jìn)行相應(yīng)的處理之后，將處理后的圖像及原圖進(jìn)行 JPEG壓縮，然后將JPEG圖像數(shù)據(jù)流及處理結(jié)果通過以太網(wǎng)控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。
[0043] 1、圖像采集
[0044] 采用1臺(tái)200萬像素網(wǎng)絡(luò)相機(jī)進(jìn)行圖像采集。相機(jī)安裝在地面上，光軸與地面基本 平行，并略向上，使圖像采集的圖片能拍攝到天空背景。
[0045] 2、牧草檢測
[0046] 由相機(jī)采集的圖像中的像素是否具備某些特征，從而直接在RGB空間上轉(zhuǎn)換成二 值化圖像，分割出牧草與非牧草區(qū)域。這些特征應(yīng)既考慮牧草的色度信息又考慮牧草的光 照信息，這些特征由用戶根據(jù)以下四個(gè)參數(shù)來定義：
[0047] ①在RGB空間的主導(dǎo)成分（dominant RGB component)
[0048] ②在RGB空間的受控成分（dominated RGB component)
[0049] ③最小亮度（minimum intensity(shadow))
[0050] ④最大亮度(maximum intensity(light))
[0051] 在RGB顏色空間中，相同或相似顏色的信息通常會(huì)集中分布在一個(gè)部位。對(duì)于像牧 草這樣的綠色植物來說，其主要的顏色分量為綠色分量G。因此在一般情況下植株部分G分 量的值要大于R分量與B分量的值。上述條件中①與②應(yīng)分別對(duì)應(yīng)G(green)通道和B(Blue) 通道;而shadow和light代表了兩個(gè)亮度門限值，這兩個(gè)門限值能夠?qū)⑻担╢ shadow)或太 亮的light)像素濾除掉。
[0052]對(duì)于綠草檢測，采用如下方式檢測：
[0053]
[0054] 3、牧草層高檢測
[0055]對(duì)牧草層高的檢測采用如下四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：
[0056]①用一個(gè)相機(jī)水平放置(略偏上)拍攝牧草，要求能拍到天空背景，如圖2所示。 [0057]②采用上面的方法將上面的RGB圖像轉(zhuǎn)化為二值圖，在二值圖中用黑色(0)表示綠 草區(qū)域，白色(255)表示非綠草區(qū)域。
[0058]通過顏色空間提取到的綠草(里面混著非綠草的干擾以及不連通的綠草)如圖3所 不。
[0059]③通過每行綠色像素點(diǎn)數(shù)量的變化曲線(如圖4所示），獲得最高一層的高度信息， 同時(shí)以橫坐標(biāo)為參考點(diǎn)，獲得每個(gè)最高點(diǎn)的高度信息（最高的行號(hào)），如圖7所示的紅色曲 線。
[0060] 從最上面的第1行到最高點(diǎn)（最高行)置為255(非目標(biāo)的白色），通過這種方法可以 將非綠草的干擾濾除，濾波后的圖像如圖5、圖6所示：
[0061] ④計(jì)算每一列中最下一行到紅色標(biāo)記的行的長度（即為這一列的綠草的高度），然 后求所有列的平均高度。
[0062] 草的平均高度(草的層高）=圖像的高度-像素點(diǎn)的最高高度之和/圖像的寬度
[0063] 上圖中草的層高為high_avage = 95.3760個(gè)像素
[0064] 當(dāng)然，牧草長得可能沒有這么密集，可能某些地方出現(xiàn)間斷，因此圖像中不是所有 列均有牧草像素，此時(shí)若直接采用圖像的寬度做為分母來獲取牧草的層高顯然會(huì)使其值偏 大。為了解決這個(gè)問題，可以在程序中設(shè)置一個(gè)閥值，當(dāng)該列的綠色像素的個(gè)數(shù)少于該閥值 時(shí)我們認(rèn)為該列不應(yīng)參與層高的運(yùn)算。
[0065]注意這種方法得到的層高的單位是像素?cái)?shù)，即上圖中草的層高是high_avage = 80.6168個(gè)像素的高度，每個(gè)像素的高度為4.4um(這個(gè)由相機(jī)的CCD參數(shù)決定）。因此圖像中 的層尚為：
[0066] high_avage*4 · 4um = 80 · 6168*4 · 4um = 0 · 355mm
[0067] 其實(shí)際高度需要相機(jī)標(biāo)定后通過標(biāo)定后的空間關(guān)系得到，通過標(biāo)定可以得到像高 轉(zhuǎn)物高的轉(zhuǎn)換系數(shù)depthscale。（相機(jī)到目標(biāo)的位置不變，因此只需要最開始標(biāo)定一次，此 后不用再標(biāo)定。標(biāo)定板也不需要放在觀測區(qū)域）。其實(shí)際的以mm為單位的層高為0.355mm* depthscale
[0068] 4、牧草株高檢測
[0069] 對(duì)于株高的計(jì)算，可以采用二項(xiàng)式擬合的方式得到。即設(shè)y 1 = a*x2+b*x+c，其中X 為層高，通過以上方法由系統(tǒng)直接得到;yl為株高，a、b、c為擬合系數(shù)。
[0070] 擬合的方法:首先由本系統(tǒng)直接得到層高x(以_為單位），然后人工測出與該圖像 對(duì)應(yīng)的株高（以mm為單位)y。通過這種方法測得多組數(shù)據(jù)，例如12組，然后將x、y數(shù)據(jù)(分別 有12個(gè))代入到Matlab函數(shù)p = polyfit(x，y，2)中，這樣就可得到了擬合系數(shù)，即a = p(l)，b = p(2)，c = p(3)。將擬合系數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給本系統(tǒng)，就可以直接由系統(tǒng)得到株高。
[0071] 由于相機(jī)沒有嚴(yán)格水平放置，因此計(jì)算得到的層高與株高需要修正。我們根據(jù)三 角測量原理對(duì)得到的牧草高度進(jìn)行了修正。
[0072] 5、圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸
[0073]由于圖像有200萬像素，數(shù)據(jù)量較大，原始圖像已經(jīng)在DSP硬件平臺(tái)上處理過，并得 到所需要的結(jié)果，在客戶端沒有必要看到原始數(shù)據(jù)，因此可以對(duì)處理后的結(jié)果及原始圖像 經(jīng)JPEG壓縮后再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)量大大減少。圖像壓縮可以采用TI給出的經(jīng)過優(yōu)化后 的JPEG編碼庫實(shí)現(xiàn)。
[0074] 網(wǎng)絡(luò)傳輸采用"客戶端/服務(wù)器"網(wǎng)絡(luò)通信模式實(shí)現(xiàn)，將DM642設(shè)計(jì)為嵌入式服務(wù)器 端，利用套接字Socket編程實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求并發(fā)送編碼流;同時(shí)在PC機(jī) 端用VC++開發(fā)了基于WinSock的客戶端，負(fù)責(zé)向服務(wù)器端發(fā)起請(qǐng)求并按幀接收數(shù)據(jù)、Jpeg解 碼及圖像顯示、檢測結(jié)果顯示。
[0075] 網(wǎng)絡(luò)模塊使用NDK(Network Developer's Kit)開發(fā)，NDK是TI針對(duì)其C6X系列DSP 的TCP/IP協(xié)議棧而開發(fā)的新型網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具包。
[0076] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 圖像采集，采用網(wǎng)絡(luò)相機(jī)進(jìn)行圖像采集，將網(wǎng)絡(luò)相機(jī)安裝在地面上，光軸與地面平 行略向上，使圖像采集的圖片能拍攝到天空背景； 52、 牧草檢測，判斷由相機(jī)采集而來的圖像中的像素是否具備某些特征，從而直接在 RGB空間上將彩色圖像轉(zhuǎn)換成二值化圖像，分割出牧草與非牧草區(qū)域； 53、 牧草層高計(jì)算;對(duì)牧草層高的檢測采用如下四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)： ① 用一個(gè)相機(jī)水平略向上放置拍攝牧草，要求能拍到天空背景； ② 采用上面的方法將上面的RGB圖像轉(zhuǎn)化為二值圖，在二值圖中用黑色(0)表示綠草區(qū) 域，白色(255)表示非綠草區(qū)域； ③ 通過每行綠色像素點(diǎn)數(shù)量的變化曲線，獲得最高一層的高度信息，同時(shí)W橫坐標(biāo)為 參考點(diǎn)，獲得每個(gè)最高點(diǎn)的高度信息;從最上面的第1行到最高點(diǎn)置為255,通過運(yùn)種方法可 W將非綠草的干擾濾除； ④ 計(jì)算每一列中最下一行到紅色標(biāo)記的行的長度，然后求所有列的平均高度:草的平 均高度=圖像的高度-像素點(diǎn)的最高高度之和/圖像的寬度； 54、 牧草株高計(jì)算，采用二項(xiàng)式擬合的方式得到，設(shè)yl=a*x2+b*x+c，其中X為層高，通過 W上方法由系統(tǒng)直接得到;yl為株高，a、b、c為擬合系數(shù)； 55、 圖像壓縮與網(wǎng)絡(luò)傳輸，對(duì)處理后的結(jié)果及原始圖像經(jīng)肝EG壓縮后再通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，步驟 S2中，用于牧草檢測的特征應(yīng)既考慮牧草的色度信息又考慮牧草的光照信息，運(yùn)些特征由 用戶根據(jù)W下四個(gè)參數(shù)來定義： ① 在RGB空間的主導(dǎo)成分(dominant RGB component) ② 在RGB空間的受控成分(dominated RGB component) ③ 最小亮度(minimum intensity(sh曰dow)) ④ 最大亮度(maximum intensity(light))； 在RGB顏色空間中，相同或相似顏色的信息通常會(huì)集中分布在一個(gè)部位，對(duì)于像牧草運(yùn) 樣的綠色植物所代表的綠色來說，其主要的顏色分量為綠色分量G，因此在一般情況下植株 部分G分量的值要大于R分量與B分量的值。^上述條件中①與②應(yīng)分別對(duì)應(yīng)G(green)通道 和B(Blue)通道；而shadow和li曲t代表了兩個(gè)亮度口限值，運(yùn)兩個(gè)口限值能夠?qū)⑻担╚ shadow)或太亮的（^ li曲t)像素濾除掉。 對(duì)于綠草檢測，采用如下方式檢測：3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，步驟 S3中，當(dāng)牧草長得不密集，某些地方出現(xiàn)間斷時(shí)，在程序中設(shè)置一個(gè)閥值，當(dāng)該列的綠色像 素的個(gè)數(shù)少于該閥值時(shí)，該列不應(yīng)參與層高的運(yùn)算。4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，步驟 S4中，擬合的方法為:首先由本系統(tǒng)直接得到層高X，然后人工測出與該圖像對(duì)應(yīng)的株高y， 通過運(yùn)種方法測得多組數(shù)據(jù)，然后將x、y數(shù)據(jù)代入到Matlab函數(shù)p = polyfit(x，y，2)中，運(yùn) 樣就可得到了擬合系數(shù)，即a = p(l)，b = p(2)，c = p(3)，將擬合系數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給本系 統(tǒng)，就可W直接由系統(tǒng)得到株高。5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，步驟 S5中，圖像壓縮可W采用TI給出的經(jīng)過優(yōu)化后的JPEG編碼庫實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)傳輸采用"客戶端/ 服務(wù)器"網(wǎng)絡(luò)通信模式實(shí)現(xiàn)，將DM642設(shè)計(jì)為嵌入式服務(wù)器端，利用套接字Socket編程實(shí)現(xiàn)， 服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求并發(fā)送編碼流；同時(shí)在PC機(jī)端用VC++開發(fā)了基于WinSock的 客戶端，負(fù)責(zé)向服務(wù)器端發(fā)起請(qǐng)求并按帖接收數(shù)據(jù)、Jpeg解碼及圖像顯示、檢測結(jié)果顯示； 網(wǎng)絡(luò)模塊使用NDK(化twork Developer's Kit)開發(fā)，NDK是TI針對(duì)其C6X系列DSP的TCP/IP 協(xié)議找而開發(fā)的新型網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具包。6. 如權(quán)利要求1所述的一種用于牧草高度檢測的實(shí)時(shí)無損測量方法，其特征在于，所述 網(wǎng)絡(luò)相機(jī)采用200萬像素。
【文檔編號(hào)】G01B11/06GK105973156SQ201610554044
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月14日
【發(fā)明人】陳子為, 黃啟宏, 蘇魯陽
【申請(qǐng)人】成都信息工程大學(xué)