一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，涉及农机作业技术领域。计算方法包括：首先采集定位数据，并利用定位数据估算作业面积S；然后将定位数据转换到米勒坐标系，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充；接下来计算图像填充比，并根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积S′。本申请将GPS坐标转换到米勒XY平面加权坐标，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法计算作业面积数据，避免了复杂形状的交集运算，降低了算法复杂度，计算效率高，可自适应不同范围的面积计算。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备
本专利技术实施例涉及农机作业
，具体来说涉及一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备。
技术介绍
目前，我国的农业生产方式已经进入了以机械化作业为主的时代，农业生产对机械化的要求越来越高，物联网、大数据、移动互联网、智能控制以及卫星定位等信息技术在农机装备和农机作业中的应用也越来越广泛。通过在拖拉机、联合收割机等农机设备上进行标准化配置，促进农业机械化与信息化快速融合，为精准农业技术的发展和应用提供有力的支撑，是当前农机作业领域发展的方向和目标。现有的新型农机由于成本、操作难度及闲置率等原因催生了农机租赁和共享业务，根据作业面积进行结算是该类型业务的重要结算方式，因此，作业面积的计算精度直接关系到相关业务的发展。现有的农机作业面积计算方法在坐标体系上分为基于GPS坐标体系的计算和映射到XY平面的方式计算，其存在的不足之处在于，由于GPS坐标体系是角度坐标体系，点线面的几何运算非常复杂难以实现较高的效率，而映射到XY平面的方式缺乏自适应性，在面积太小时不够精确而面积太大时计算效率不足。此外，基于上述两种坐标下的计算方法，采用外接区域包络线计算作业面积的缺陷在于，无法处理凹多边形以及存在孔洞作业的区域，取而代之的是几何形状计算和栅格化区域的计算方法。几何形状计算面积的方法中需要对覆盖形状集合进行数学建模，当覆盖形状数量达到一定规模时，判断形状相交的计算复杂度非常高从而导致效率低下，参照图1所示；栅格化的计算方法中提高了计算效率，但栅格量化误差对计算精度影响很大，特别是作业面积较小的情况，参照图2所示。此外，无论是几何处理方法还是栅格化处理方法，都难以矫正因为坡度造成的面积误差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，将采集到的定位数据映射到米勒坐标系，在米勒坐标系中通过加权像素填充的方法计算作业面积数据，实现农机作业面积的高精度计算。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：本专利技术一方面提供一种高精度农机作业面积计算方法，所述方法包括以下步骤：采集定位数据，并利用定位数据估算作业面积S；将定位数据转换到米勒坐标系，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充；计算图像填充比，并根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积S′。基于上述方案，进一步的，所述采集定位数据，包括采用GPS或北斗定位设备定时采集经纬度数据以及传感器水平夹角数据。进一步的，所述将定位数据转换到米勒坐标系，包括下述步骤：首先将经纬度坐标系转换到米勒坐标系；然后将作业宽度d映射到米勒坐标系，得到米勒坐标系下的作业宽度md；接下来将经纬度定位数据转换到米勒坐标系。进一步的，所述在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充，包括下述步骤：按照时间顺序选取三个定位点p0、p1、p2，然后结合作业宽度md进行微作业区域计算；对微作业区域计算坡度加权值，并以像素为单位进行坡度加权填充；计算直线L(p0，p1)与直线L1(p1，p2)的斜率差值K，依据斜率差值K进行转弯补偿处理；选取新的定位点p1、p2、p3，重复上述过程，直至所有定位点计算完毕。基于上述步骤，进一步的，所述对微作业区域计算坡度加权值，包括下述步骤：基于设备传感器取得在p0点及p1点的水平夹角数据，计算两点的平均夹角值A；根据夹角值A，计算微作业区域的坡度加权值为V＝1/cost(A)。进一步的，所述依据斜率差值K进行转弯补偿处理，包括下述步骤：若K值小于设定值，则不需要转弯补偿填充；若K值大于设定值，则以p1为圆心、md/2为半径进行转弯区域的水平扫描填充。进一步的，所述根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积，包括下述步骤：将估算作业区域的坐标点转换到米勒坐标系，计算米勒坐标系中对应的作业宽度和高度，得到面积ms；遍历存储结构中的像素值进行求和，得到加权像素和rs；计算作业面积S′＝S*rs/ms。本专利技术另一方面提供一种高精度农机作业面积计算装置，所述装置包括：数据采集单元，用于采集定位数据；作业面积估算单元，用于利用定位数据估算作业面积；坐标系转换单元，用于将定位数据由经纬度坐标系转换到米勒坐标系；作业区域填充单元，用于采用加权像素填充的方法进行作业区域填充；作业面积计算单元，用于计算图像填充比，并根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积。基于上述装置，进一步的，所述作业区域填充单元包括：微作业区域计算模块，用于在米勒坐标系中，按照时间顺序依次选取三个定位点，并结合作业宽度进行微作业区域计算；坡度加权计算模块，用于对微作业区域计算坡度加权值，并以像素为单位进行坡度加权填充；转弯补偿填充模块，用于计算前后两个相邻定位点连接直线的斜率差值K，并依据斜率差值K进行转弯补偿填充处理。此外，本专利技术还提供一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器；所述存储器存储有可在处理器上运行的程序指令；所述处理器调用所述程序指令能够执行如上所述的一种高精度农机作业面积计算方法。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：1、本申请实施例提供的一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，将GPS坐标转换到米勒XY平面加权坐标，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法计算作业面积数据，降低了算法复杂度，并自适应不同范围的面积计算。2、本申请实施例提供的一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，在米勒坐标系采用加权像素填充的方法将作业区域用像素填充，避免了复杂形状的交集运算，计算效率高，可适用于弱计算能力的设备，例如嵌入式设备等。3、本申请实施例提供的一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，采用加权像素填充的方法把坡度分解成微小区域进行处理，而不是将坡度作为一个整体区域进行处理，从而实现对坡度区域的计算达到很高的精度。4、本申请实施例提供的一种高精度农机作业面积计算方法、装置及电子设备，基于面积去重的高效性，不仅可应用于离线作业面积的计算，同时也适用于实时作业面积的计算。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1为现有技术中采用几何形状计算面积法还原的作业区域示意图；图2为现有技术中采用栅格化计算面积法还原的作业区域示意图；图3为本申请实施例提供的一种高精度农机作业面积计算方法流程示意图；图4为图3中采用加权像素填充方法进行作业区域填充的流程示意图；图5为图4中微作业区域填充示意图；图6为采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采集定位数据，并利用定位数据估算作业面积S；/n将定位数据转换到米勒坐标系，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充；/n计算图像填充比，并根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积S′。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集定位数据，并利用定位数据估算作业面积S；
将定位数据转换到米勒坐标系，在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充；
计算图像填充比，并根据估算作业面积和图像填充比计算作业面积S′。


2.根据权利要求1所述的一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，所述采集定位数据，包括采用GPS或北斗定位设备定时采集经纬度数据以及传感器水平夹角数据。


3.根据权利要求2所述的一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，所述将定位数据转换到米勒坐标系，包括下述步骤：
首先将经纬度坐标系转换到米勒坐标系；
然后将作业宽度d映射到米勒坐标系，得到米勒坐标系下的作业宽度md；
接下来将经纬度定位数据转换到米勒坐标系。


4.根据权利要求3所述的一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，所述在米勒坐标系中采用加权像素填充的方法进行作业区域填充，包括下述步骤：
按照时间顺序选取三个定位点p0、p1、p2，然后结合作业宽度md进行微作业区域计算；
对微作业区域计算坡度加权值，并以像素为单位进行坡度加权填充；
计算直线L(p0，p1)与直线L1(p1，p2)的斜率差值K，依据斜率差值K进行转弯补偿处理；
选取新的定位点p1、p2、p3，重复上述过程，直至所有定位点计算完毕。


5.根据权利要求4所述的一种高精度农机作业面积计算方法，其特征在于，所述对微作业区域计算坡度加权值，包括下述步骤：
基于设备传感器取得在p0点及p1点的水平夹角数据，计算两点的平均夹角值A；
根据夹角值A，计算微作业区域的坡度加权值为V＝1/cost(A)。


6.根据权利要求4所述的一种高精度农机作业面积计算方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：周润禾，
申请(专利权)人：周润禾，
类型：发明
国别省市：山东;37