一种植物水分检测方法及系统技术方案

技术编号:20328250 阅读:16 留言:0更新日期:2019-02-13 05:13
本发明专利技术涉及一种植物水分检测方法及系统,其中,所述植物水分检测方法,包括以下步骤:利用图像采集设备采集被测植物的图像,获得初始图像;从所述初始图像中识别出目标叶片的图像;根据目标叶片图像的长/宽尺寸,确定图像采集设备当前的拍摄角度;调节图像采集设备的拍摄角度,使得图像采集设备的拍摄角度与采集标准样本叶片时的拍摄角度相同,或者在所设定的角度阈值之内;利用图像采集设备再次采集被测植物的图像,并获得包含目标叶片的图像;本方法可以有效提高图像采集精准度,获得更高质量的图像,不仅可以有效简化后续图像处理和分析过程,提高效率,而且有利于获得更加精准的叶片水分含量数据。

【技术实现步骤摘要】
一种植物水分检测方法及系统
本专利技术涉及水分含量检测
,具体涉及一种植物水分检测方法及系统。
技术介绍
我国是农业大国,农业用水量达到总用水量的70%左右,其中,农田灌溉用水所占份额最大,我国现阶段正大力发展节水农业,而精准灌溉则是发展节水农业的一大趋势,所谓精准灌溉,就是根据农作物的水分含量对农作物进行合理有效的灌溉,可以有效避免采用漫灌方式所造成的水资源浪费。传统技术中,判断是否需要对植物(农作物)进行灌溉的方法是,在土壤中布置水分含量传感器,通过传感器采集土壤中水分的含量,通过对土壤中水分含量的检测,判断土壤是否缺水(是否干旱);然而土壤水分含量传感器只能检测很小区域范围内的水分含量,适用于盆栽植物,针对于大面积农田种植植物,则需要布置大量的传感器,导致成本很高,不宜推广。植物生产所需的营养物质几乎都是从水中获取,保持土壤中水分含量充足至关重要;而土壤是否缺水,是否需要进行灌溉,也可以通过检测植物叶片中的水分含量进行判断;现有技术中公开了一些检测植物叶片水分含量的方法,其中最常用是方法是,通过采集植物叶片的图像,通过对图像进行处理和分析,获得植物叶片的水分含量数据。然而,现有技术中,通过采集植物叶片的图像,分析叶片水分含量的方法,通常是通过提高图像采集设备的像素或改进图像处理算法等途径来提高叶片水分含量的计算精度,而忽略了图像的采集过程,尤其是所采集图像的质量,使得在不同环境、光照、角度及距离等条件下,所采集的图像质量不稳定(即图像质量有高有低),导致叶片水分含量的计算精度容易出现波动,偏差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善现有技术中所存在的不足,提供一种能够提高图像采集精准度,获得高质量图像的植物水分检测方法。本专利技术所采用的技术方案是:一种植物水分检测方法,包括以下步骤:步骤2、利用图像采集设备采集被测植物的图像,获得初始图像;步骤3、从所述初始图像中识别出目标叶片的图像;步骤4、根据目标叶片图像的长/宽尺寸,确定图像采集设备当前的拍摄角度;步骤5、调节图像采集设备的拍摄角度,使得图像采集设备的拍摄角度与采集标准样本叶片时的拍摄角度相同,或者在所设定的角度阈值之内;步骤6、利用图像采集设备再次采集被测植物的图像,并获得包含目标叶片的图像。通过上述步骤,可以有效地调节所采集的图像的角度,使得采集的图像中叶片的方向,与所拍摄的标准样本叶片的方向一致或基本一致;一方面,可以有效简化后续图像处理过程,另一方面,在后续图像处理过程中,更便于与标准样本叶片的图像进行对比分析(或计算),有利于获得更加精准的叶片水分含量数据。进一步的,还包括步骤1,判断图像采集设备的镜头方向与太阳光的方向是否共线,当镜头方向与太阳光的方向共线时,调整图像采集设备的位置,使得图像采集设备的镜头方向与太阳光的方向不同。进一步的,还包括步骤7,对步骤6中所采集的图像进行图像处理,并与标准样本叶片图像进行对比,获得目标叶片的水分含量。优选的,在步骤6中,采集包含目标叶片的图像之前,通过调节图像采集设备的滤光系数,使采集被测植物图像时的光照环境与采集标准样本叶片图像时的光照环境相同,或者在所设定的阈值之内。优选的,在步骤1之前,还可以通过调节图像采集设备的位置,使采集被测植物图像时的采集距离与采集标准样本叶片图像时的采集距离相同,或者在所设定的距离阈值之内。优选的,所述目标叶片为植物顶端的嫩叶。优选的,所述标准样本叶片图像为真实环境下所采集的标准样本叶片的图像。一种植物水分检测系统,包括无人机、摄像机、云台、控制器以及存储器,所述摄像机设置于所述云台,所述无人机用于搭载云台,所述云台、摄像机、无人机、存储器分别与所述控制器相连,其中,所述摄像机用于采集包含有目标叶片的图像;所述控制器用于从所述图像中识别出目标叶片的图像,计算目标叶片图像的长/宽尺寸,并根据所述长/宽尺寸确定当前的拍摄角度;所述云台用于在控制器的控制下调节摄像机的镜头方向,使摄像机的拍摄角度与采集标准样本叶片时的拍摄角度相同,或者在所设定的角度阈值之内;所述存储器用于存储镜头方向调整后所采集的图像,和/或,用于存储控制器利用镜头方向调整后所采集的图像所计算出的目标叶片的含水量数值。进一步的,还包括距离传感器,所述距离传感器与所述控制器相连,距离传感器用于采集目标叶片与摄像机之间的距离,并传输给所述控制器,所述控制器根据所述距离,控制无人机移动,使目标叶片与摄像机之间的距离等于采集标准样本叶片图像时标准样本叶片与摄像机之间的距离,或者在所设定的距离阈值之内。进一步的,还包括太阳跟踪模块,所述太阳跟踪模块搭载于所述无人机,并与所述控制器相连,所述太阳跟踪模块用于跟踪并确定太阳的方位;在采集图像之前,控制器控器无人机移动,使得摄像机的镜头方向与所述方位不同。优选的,所述云台为电动云台。优选的,所述无人机为旋翼无人机。进一步的,还包括补光灯,所述补光灯可以设置于所述摄像机,并与摄像机或控制器相连,补光灯用于对拍摄环境进行补光。在进一步的方案中,还包括远程终端机,所述远程终端机设置有无线通信单元,所述控制器上设置有与所述无线通信单元相适配的无线通信模块,无线通信模块用于进行数据和信号传输。与现有技术相比,使用本专利技术提供的一种植物水分检测方法及系统,具有以下有益效果:1、本方法及系统,可以有效提高图像采集精准度,获得更高质量的图像,一方面,可以有效简化后续图像处理和分析过程,有利于缩短图像处理和分析时所用时间,提高效率,另一方面,在后续图像处理过程中,更便于将目标叶片与标准样本叶片的图像进行对比分析(或计算),从而有利于获得更加精准的叶片水分含量数据。2、本方法及系统,可以有效避免出现逆光拍摄及出现完全背光拍摄的情况。3、本方法及系统,不仅适用于盆栽植物,也适用于大面积的农田植物,更具有推广性。4、植物从土壤中获取水分,植物叶片中的水含量能够反应出土壤中的水含量是否充足,因此,本方法及系统通过检测植物叶片中水的含量,可以准确地反应出土壤中水含量,使得本方法具有很高的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1中提供的一种植物水分检测方法的流程框图。图2为本专利技术实施例1中提供的一种植物水分检测方法的流程框图。图3为本专利技术实施例1中提供的一种植物水分检测方法中,图像采集设备处于合适位置处的示意图。图4为图像采集设备处于逆光方向时的示意图。图5为图像采集设备处于完全背光时的示意图。图6为本专利技术实施例1中提供的一种植物水分检测系统的框图。图中标记说明图像采集设备101,镜头方向102,目标叶片201,太阳光的方向301。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物水分检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤2、利用图像采集设备采集被测植物的图像,获得初始图像;步骤3、从所述初始图像中识别出目标叶片的图像;步骤4、根据目标叶片图像的长/宽尺寸,确定图像采集设备当前的拍摄角度;步骤5、调节图像采集设备的拍摄角度,使得图像采集设备的拍摄角度与采集标准样本叶片时的拍摄角度相同,或者在所设定的角度阈值之内;步骤6、利用图像采集设备再次采集被测植物的图像,并获得包含目标叶片的图像。

【技术特征摘要】
1.一种植物水分检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤2、利用图像采集设备采集被测植物的图像,获得初始图像;步骤3、从所述初始图像中识别出目标叶片的图像;步骤4、根据目标叶片图像的长/宽尺寸,确定图像采集设备当前的拍摄角度;步骤5、调节图像采集设备的拍摄角度,使得图像采集设备的拍摄角度与采集标准样本叶片时的拍摄角度相同,或者在所设定的角度阈值之内;步骤6、利用图像采集设备再次采集被测植物的图像,并获得包含目标叶片的图像。2.根据权利要求1所述的植物水分检测方法,其特征在于,还包括步骤1,判断图像采集设备的镜头方向与太阳光的方向是否共线,当镜头方向与太阳光的方向共线时,调整图像采集设备的位置,使得图像采集设备的镜头方向与太阳光的方向不同。3.根据权利要求1所述的植物水分检测方法,其特征在于,还包括步骤7,对步骤6中所采集的图像进行图像处理,并与标准样本叶片图像进行对比,获得目标叶片的水分含量。4.根据权利要求1所述的植物水分检测方法,其特征在于,在步骤6中,采集包含目标叶片的图像之前,通过调节图像采集设备的滤光系数,使采集被测植物图像时的光照环境与采集标准样本叶片图像时的光照环境相同,或者在所设定的阈值之内。5.根据权利要求1所述的植物水分检测方法,其特征在于,在步骤1之前,通过调节图像采集设备的位置,使采集被测植物图像时的采集距离与采集标准样本叶片图像时的采集距离相同,或者在所设定的距离阈值之内。6.根据权利要求1所述的植物水分检测方法,其特征在于,所述目标叶片为植物顶端的嫩...

【专利技术属性】
技术研发人员:周春艳王红艳耿洪良张白
申请(专利权)人:北方民族大学西部电子商务股份有限公司
类型:发明
国别省市:宁夏,64

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