一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法技术

本发明专利技术提供的一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法，用于在大田中随时获取大豆植株表型数据，也可用于其它户外植株图像表型数据的获取。本发明专利技术提供的测量仪是一种便携式远距离植株尺寸测量仪，包括测量装置和移动终端，移动终端固定连接在测量装置上，并可对植株进行拍照，移动终端接收测量装置发送的测量数据，包括移动终端拍照时的移动终端距离地面的高度、移动终端与植株最高点之间的距离、以及移动终端拍照时的倾斜角度等，将各种数据与相应植株照片进行绑定，再传输到云服务器中，通过人工智能算法根据数据对图片进行处理，获取到植株表型数据，即植株的实际高度，最后存储至植株表型数据库中。

A portable long distance plant size measuring instrument and its measuring method

【技术实现步骤摘要】
一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法
本专利技术涉及远距离测量
，尤其是一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法。
技术介绍
大豆是世界重要的粮油兼用作物，也是人类食物中蛋白质的主要来源。为了培育优质大豆品种，需对大豆作物的表型数据进行测量，例如，高度等参数。但是大田中的大豆密植，人很难进入田间进行高度测量。在生产生活中，人们也经常会遇到被测物体过高，或距离较远等问题，尽管可以采用移动终端进行拍照，但仍然无法得知目标植株的高度情况。目前，常用的方法就是用伸缩直尺，近距离测量后读数，这种方法的优点是很精确，但是其限制很大：其一，效率低，工作量大，要实现对多株大田内生长的植株进行精准测量成本很高；其二，若对较高的植株进行测量，则无法使用尺子直接测量，所测对象限制在人能靠近目标物体并能够接触到顶端的情况下，导致操作极为不便。因此，需要提供一种适用于户外和大田中的、可实现远距离操作的、并且可随时对目标植株进行尺寸测量的仪器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种便携的、可远距离测量高度的、并且能够在移动终端对植株拍摄照片时，通过照片上的尺寸与拍摄照片时所测量的数据，再通过计算机算法还原植株真实尺寸的一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法。一种便携式远距离植株尺寸测量仪，包括测量装置和移动终端，所述移动终端固定连接在所述测量装置上，并可对植株进行拍照，所述测量装置可在拍照时测量所述移动终端与植株的相关数据，并将测量的数据传输至所述移动终端内；r>所述测量装置包括测量杆、测量部件和支撑架，所述测量杆的一端设有锥形的尖部结构，用于将所述测量杆固定在地面上，另一端固定连接有所述测量部件，所述测量部件用于测量所述移动终端与植株的相关数据，所述支撑架固定连接在所述测量部件之上，用于固定拍照的所述移动终端。进一步，所述测量部件包括微控制器、采集单元、电源单元和通信单元，所述电源单元的输出端与所述微控制器的输入端之间为电连接，所述移动终端通过所述电源单元为所述测量部件内部供电；所述采集单元与所述微控制器之间电连接，所述采集单元用于测量各种数据，包括所述移动终端距离地面的高度、所述移动终端与植株最高点之间的距离、以及所述移动终端拍照时的倾斜角度的数据，并将数据传输至所述微控制器；所述微控制器的输出端与所述通信单元的输入端为电连接，所述微控制器通过所述通信单元将数据传输至所述移动终端。进一步，所述测量装置包括万向节，所述万向节设置于所述测量杆和所述测量部件之间，可调整所述移动终端拍照时的拍摄角度。进一步，所述测量装置包括数据线，所述数据线的两端分别与所述测量部件和所述移动终端相连，所述移动终端用于给所述测量部件供电，所述测量部件将测量到的数据传输至所述移动终端。本专利技术提供一种利用如上所述的一种便携式远距离植株尺寸测量仪的测量方法，包括以下步骤：步骤一：测量部件测量得到移动终端与植株的距离、角度参数的相关测量数据，并将所述相关测量数据传送至移动终端，移动终端对植株进行拍照，并将拍照所得的照片与从所述测量部件收到的相关测量数据进行绑定，然后传送给指定的云服务器，所述云服务器计算得出植株的主茎高度h；步骤二：测量部件测量得到移动终端与植株的距离、角度参数的相关测量数据，并将所述相关测量数据传送至移动终端，移动终端对植株进行拍照，并将拍照所得的照片与从所述测量部件收到的相关测量数据进行绑定，然后传送给指定的云服务器，所述云服务器计算得出嫩芽弯曲部分的长度ht；步骤三：将步骤一和步骤二中所得的植株的主茎高度h和嫩芽弯曲部分的长度ht相加，即得植株的实际高度x。进一步，所述步骤一之前包括对移动终端进行校准的步骤，具体包括以下步骤：第一步，在地面上竖直插入一个已知其与测量装置之间距离的物体，同时已知物体的高度；第二步，调好所述移动终端拍摄时的放大倍数，确保能同时拍到目标物体的底端与顶端，用所述移动终端对物体进行拍照；第三步，根据目标物体在照片中的尺寸与其实际尺寸的比，得到所述测量装置与目标物体的距离之间的内置比例尺函数F(d)。进一步，在进行所述步骤一～步骤三测量植株的实际尺寸时，具体包括以下步骤：Step11.调好所述移动终端的放大倍数，确保能拍到植株的底端与顶端；Step12.所述移动终端对植株进行拍照，同时测量部件对所述移动终端距离地面的高度H、所述移动终端与植株最高点之间的距离l、以及所述移动终端拍照时的倾斜角度α进行测量，并将测量数据发送给所述移动终端，所述移动终端绑定照片与测量数据后发送至云服务器；Step13.云服务器接收照片与测量数据，计算得到测量仪与目标植株的水平距离d，调用内置比例尺函数F(d)，通过计算图像中目标植株的主茎高度h以及嫩芽弯曲部分的长度ht所占像素的个数，将两者相加计算得出植株的实际高度x。进一步，在所述步骤一中，植株在直立状态下，测量部件对所述移动终端距离地面的高度H、所述移动终端与植株最高点之间的距离l、以及所述移动终端拍照时的倾斜角度α进行测量；若植株底端与测量仪底端在同一水平高度时，植株的主茎高度h为H-l*sinα；若植株底端与测量仪底端不在同一水平高度时，测得植株所在的倾斜平面与水平面之间的夹角β，则植株的主茎高度h为H-l*sinα±l*cosα*tanβ。进一步，在所述步骤一中，植株在倾斜状态下，测量部件对所述移动终端距离地面的高度H、所述移动终端与植株最高点之间的距离l、以及所述移动终端拍照时的倾斜角度α进行测量；若植株底端与测量仪底端在同一水平高度时，植株的主茎高度h为H/sinα-l；若植株底端与测量仪底端不在同一水平高度时，测得植株所在的倾斜平面与水平面之间的夹角β，则植株的主茎高度h为H/(sinα±cosαtanβ)-l。进一步，云服务器将计算得到植株的实际高度x存储至植株表型数据库中。与现有技术相比，本专利技术达到的有益效果是：本专利技术提供的一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法，采用移动终端对植株进行拍照，同时采用测量部件对移动终端距离地面的高度H、移动终端与植株最高点之间的距离l、以及移动终端拍照时的倾斜角度α进行采集，并将采集到的数据通过蓝牙传输至移动终端中，移动终端通过自带的软件对照片及其相应的测量数据进行绑定，并传输到指定的云服务器中。由云服务器调用相应算法计算得出植株的实际高度，并将高度值作为植株的表型数据，存储到表型数据库中。本专利技术提供的一种便携式远距离植株尺寸测量仪及其测量方法，使用人工智能算法根据测得的数据和照片上的目标植株尺寸进行计算，得到距离与角度的信息计算出植株的实际尺寸，使得对植株高度的测量更加方便，减少了作业量，节省了人力成本，采集后的数据可直接经计算传输至植株表型数据库中，后续可通过深度学习等图像处理算法分析出照片中植株的形状大小等数据用于大数据的分析，并可将实际尺寸与数据库中的数据进行对比。本专利技术提供的一种便携式远距离植株尺寸测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式远距离植株尺寸测量仪，其特征在于：/n包括测量装置(1)和移动终端(2)，所述移动终端(2)固定连接在所述测量装置(1)上，并可对植株进行拍照，所述测量装置(1)可在拍照时测量所述移动终端(2)与植株的相关数据，并将测量的数据传输至所述移动终端(2)内；/n所述测量装置(1)包括测量杆(11)、测量部件(13)和支撑架(14)，所述测量杆(11)的一端将所述测量杆(11)固定在地面上，另一端固定连接有所述测量部件(13)，所述测量部件(13)用于测量所述移动终端(2)与植株的相关数据，所述支撑架(14)固定连接在所述测量部件(13)之上，用于固定拍照的所述移动终端(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式远距离植株尺寸测量仪，其特征在于：
包括测量装置(1)和移动终端(2)，所述移动终端(2)固定连接在所述测量装置(1)上，并可对植株进行拍照，所述测量装置(1)可在拍照时测量所述移动终端(2)与植株的相关数据，并将测量的数据传输至所述移动终端(2)内；
所述测量装置(1)包括测量杆(11)、测量部件(13)和支撑架(14)，所述测量杆(11)的一端将所述测量杆(11)固定在地面上，另一端固定连接有所述测量部件(13)，所述测量部件(13)用于测量所述移动终端(2)与植株的相关数据，所述支撑架(14)固定连接在所述测量部件(13)之上，用于固定拍照的所述移动终端(2)。


2.根据权利要求1所述的一种便携式远距离植株尺寸测量仪，其特征在于，所述测量部件(13)包括微控制器、采集单元、电源单元和通信单元，所述电源单元的输出端与所述微控制器的输入端之间为电连接，所述移动终端(2)通过所述电源单元为所述测量部件(13)内部供电；所述采集单元与所述微控制器之间电连接，所述采集单元用于测量各种数据，包括所述移动终端(2)距离地面的高度、所述移动终端(2)与植株最高点之间的距离、以及所述移动终端(2)拍照时的倾斜角度的数据，并将数据传输至所述微控制器；所述微控制器的输出端与所述通信单元的输入端为电连接，所述微控制器通过所述通信单元将数据传输至所述移动终端(2)。


3.根据权利要求1所述的一种便携式远距离植株尺寸测量仪，其特征在于，所述测量装置(1)包括万向节(12)，所述万向节(12)设置于所述测量杆(11)和所述测量部件(13)之间，可调整所述移动终端(2)拍照时的拍摄角度。


4.根据权利要求1所述的一种便携式远距离植株尺寸测量仪，其特征在于，所述测量装置(1)包括数据线(15)，所述数据线(15)的两端分别与所述测量部件(13)和所述移动终端(2)相连，所述移动终端(2)用于给所述测量部件(13)供电，所述测量部件(13)将测量到的数据传输至所述移动终端(2)。


5.一种利用权利要求1～4中任一项所述的一种便携式远距离植株尺寸测量仪的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：测量部件(13)测量得到移动终端(2)与植株的距离、角度参数的相关测量数据，并将所述相关测量数据传送至移动终端(2)，移动终端(2)对植株进行拍照，并将拍照所得的照片与从所述测量部件(13)收到的相关测量数据进行绑定，然后传送给指定的云服务器，所述云服务器计算得出植株的主茎高度(h)；
步骤二：测量部件(13)测量得到移动终端(2)与植株的距离、角度参数的相关测量数据，并将所述相关测量数据传送至移动终端(2)，移动终端(2)对植株进行拍照，并将拍照所得的照片与从所述测量部件(13)收到的相关测量数据进行绑定，然后传送给指定的云服务器，所述云服务器计算得出嫩芽弯曲部分的长度(ht)；
步骤三：将步骤一和步骤二中所得的植株的主茎高度(h)和嫩芽弯曲部分的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯献忠，贺红，于慧，李素梅，冷建田，曲美霞，吕培鑫，王梓森，张舒豪，孙鑫浒，
申请(专利权)人：中国科学院东北地理与农业生态研究所，山东大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22