一种仁果类果树产量预测模型构建方法技术

本发明专利技术公开了一种仁果类果树产量预测模型构建方法，所述构建方法包括以下步骤：使用图像采集设备在开花期对果园典型果树样本采集图像，通过花蕾预测模型在开花期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园早期预测产量；使用图像采集设备在果实膨大期对典型果树样本采集图像，通过幼果预测模型在果实膨大期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园果实膨大期预测产量；通过台账记录查询果园历年产量；根据早期预测产量、果实膨大期预测产量以及历年产量的权重构建预测模型。本发明专利技术通过采集估算果树不同发育时期内的预测产量，然后依据不同发育时期的产量构建预测模型，采用多参数计算方式得到的预测模型，有利于提高模型对果园预期产量的预测精度，从而采取精准化、智能化栽培管理。智能化栽培管理。智能化栽培管理。

【技术实现步骤摘要】
一种仁果类果树产量预测模型构建方法


[0001]本专利技术涉及模型构建
，具体涉及一种仁果类果树产量预测模型构建方法。

技术介绍

[0002]苹果和梨是重要的仁果类果树，在我国的栽培面积和产量仅次于柑橘，排名第2位和第3位，也是北方排名前2位的重要落叶果树，在乡村全面振兴和农民共同富裕中发挥了重要的作用。果实产量是关系到果农收入的关键所在，由于受气候、自然环境、病虫害等因素的影响，产量呈波动性变化趋势，通过在开花期和幼果期进行产量模型的构建，结合历年产量的波动规律，可以提前进行科学准确的产量预测，对于制定精准的栽培管理措施，调节产销平衡意义重大，也是实现果园精准化、数字化和智能化管理的重要环节。
[0003]申请号CN103793686B的中国专利提供了一种果树产量早期预测的方法，包括步骤：S1：根据果园管理需要确定图像获取时间，在一定图像采集条件下，采用便携式图像采集设备在确定的时间采集待预测产量果树的图像；S2：根据图像特点进行果实区域识别；S3：根据图像特点进行树叶区域识别；S4：提取果实区域及树叶区域的特征作为果树树冠特征；S5：将果树树冠特征输入人工神经网络测产模型对果树产量进行预测。该方法利用图像处理及识别技术与人工智能技术的有效结合，弥补了单纯利用图像处理及识别技术进行预测的不足，从而能够较准确的在早期对果园内果实的产量进行预测。
[0004]上述技术存在以下不足：上述预测方法主要是通过在某一时期内采集果园果树的图像，并通过一系列计算方法预测果园果实的产量，然而，仅通过某一时期采集的果树图像完成对果园果实产量的预测存在较大的误差，预测精度低，实用性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种仁果类果树产量预测模型构建方法，以解决
技术介绍
中不足。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种仁果类果树产量预测模型构建方法，所述构建方法包括以下步骤：
[0007]S1：使用图像采集设备在开花期对果园典型果树样本采集图像，通过花蕾预测模型在早期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园早期预测产量；
[0008]S2：使用图像采集设备在果实膨大期对果园典型果树样本采集图像，通过幼果预测模型在果实膨大期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园果实膨大期预测产量；
[0009]S3：通过台账记录查询果园历年产量；
[0010]S4：根据早期预测产量、果实膨大期预测产量以及历年产量的权重构建预测模型。
[0011]优选的，所述图像采集设备对果园典型果树样本采集图像，抽样的果树数量选择包括以下步骤：
[0012]S5：抽样果树数量计算公式为：A＝B*0.05，式中，A为抽样果树数量，B为果园所有果树数量；
[0013]S6：A小于3，随机抽样三棵果树采集图像；
[0014]S7：A大于3，随机抽样A棵果树采集图像。
[0015]优选的，步骤S4中，设果实膨大期预测产量在预测模型中占权重为D1，早期预测产量在预测模型中占权重为D2，历年产量在预测模型中占权重为D3，通过不同发育时期果园预测产量计算果园预期产量为：
[0016][0017]式中，C为果园预期产量，w
i
为不同发育时期果园预测产量，D
i
为w
i
在第i项的权重。
[0018]优选的，所述图像采集设备在开花期对果园典型果树样本采集图像过程中，通过花蕾的健康状态去预测果实膨大期果园中的幼果数量，包括以下步骤：
[0019]S1.1：图像采集设备采集开花期果园果树花蕾后，利用OTSU自动阈值法，分割图像的H分量，将花蕾从树叶中筛选；
[0020]S1.2：基于图像中不同物体的各颜色分量的波动特性，采用颜色分量差分析法，得出界定图像中的花蕾区域的条件，将颜色偏黄以及枯萎的花蕾与正常花蕾分离；
[0021]S1.3：通过正常花蕾预测果园幼果产量的计算公式为：
[0022]Z＝(W
x
‑
K)*N，
[0023]式中，Z为所有果树的幼果数量，W
g
是单棵果树正常花蕾数量，K为偏黄以及枯萎的花蕾数量，N为果园中所有果树的数量。
[0024]优选的，不同发育时期估算果园产量的权重占比确定方式包括以下步骤：
[0025]S4.1：早期估算产量大于历年产量，估算系数M
早
＝早期估算产量
‑
历年产量，早期估算产量小于历年产量，估算系数M
早
＝历年产量
‑
早期估算产量；
[0026]S4.2：果实膨大期估算产量大于历年产量，估算系数M
中
＝果实膨大期估算产量
‑
历年产量，果实膨大期估算产量小于历年产量，估算系数M
中
＝历年产量
‑
果实膨大期估算产量。
[0027]优选的，不同发育时期估算果园产量的权重占比确定方式还包括以下步骤：
[0028]S4.3：M
早
‑
M
中
<0，早期估算产量权重占比大于果实膨大期估算产量权重占比，M
早
‑
M
中
>0，早期估算产量权重占比小于果实膨大期估算产量权重占比，M
早
‑
M
中
＝0，早期估算产量与果实膨大期估算产量权重占比相同
[0029]S4.4：历年产量作为参考，在预测模型中的权重占比为10％。
[0030]优选的，所述图像采集设备获取图像时，树后放置长2
‑
2.1米，高1.5
‑
1.8米白色布幕作为背景，拍摄角度为距离果树1.7
‑
2米，距地高度1.2
‑
1.5米，并垂直于果树种植方向，图像采集设备使用CannonPowerShotSX110ISS数码相机。
[0031]优选的，所述图像采集设备获取图像后，对早期果树花蕾数量计算公式为：
[0032]W
y
＝W2*5
[0033]式中，W
y
是叶芽数量，W2是花蕾数量；
[0034]每个果树叶芽包含3～10个叶片，设z作为每个叶芽所包含的叶片数量，取值范围是3～10，则叶片数量W
p
的计算公式为：
[0035]W
p
＝W
y
*z
[0036]式中，W
p
是叶片数量，W
y
是叶芽数量，z是每个叶芽包含叶片数量。
[0037]优选的，果园内单棵果树果实的估算产量依据叶果比范围进行计算，公式为：
[0038][0039]式中，W
g
是单棵果树果实数量，W
p
是叶片数量，M表示果树的叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仁果类果树产量预测模型构建方法，其特征在于：所述构建方法包括以下步骤：S1：使用图像采集设备在开花期对果园典型果树样本采集图像，通过花蕾预测模型在早期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园早期预测产量；S2：使用图像采集设备在果实膨大期对果园典型果树样本采集图像，通过幼果预测模型在果实膨大期估算抽样果树的平均产量，并依据平均产量估算果园果实膨大期预测产量；S3：通过台账记录查询果园历年产量；S4：根据早期预测产量、果实膨大期预测产量以及历年产量的权重构建预测模型。2.根据权利要求1所述的一种仁果类果树产量预测模型构建方法，其特征在于：所述图像采集设备对果园典型果树样本采集图像，抽样的果树数量选择包括以下步骤：S5：抽样果树数量计算公式为：A＝B*0.05，式中，A为抽样果树数量，B为果园所有果树数量；S6：A小于3，随机抽样三棵果树采集图像；S7：A大于3，随机抽样A棵果树采集图像。3.根据权利要求2所述的一种仁果类果树产量预测模型构建方法，其特征在于：步骤S4中，设果实膨大期预测产量在预测模型中占权重为D1，早期预测产量在预测模型中占权重为D2，历年产量在预测模型中占权重为D3，通过不同发育时期预测的果园产量计算果园预期产量为：式中，C为果园预期产量，w
i
为不同发育时期果园预测产量，D
i
为w
i
在第i项的权重。4.根据权利要求1所述的一种仁果类果树产量预测模型构建方法，其特征在于：所述图像采集设备在开花期对果园典型果树样本采集图像过程中，通过花蕾的健康状态去预测果实膨大期果园中的幼果数量，包括以下步骤：S1.1：图像采集设备采集开花期果树花蕾后，利用OTSU自动阈值法，分割图像的H分量，将花蕾从树叶中筛选；S1.2：基于图像中不同物体的各颜色分量的波动特性，采用颜色分量差分析法，得出界定图像中的花蕾区域的条件，将颜色偏黄以及枯萎的花蕾与正常花蕾分离；S1.3：通过正常花蕾预测果园幼果产量的计算公式为：Z＝(W
x
‑
K)*N，式中，Z为所有果树的幼果数量，W
g
是单棵果树正常花蕾数量，K为偏黄以及枯萎的花蕾数量，N为果园中所有果树的数量。5.根据权利要求3所述的一种仁果类果树产量预测模型构建方法，其特征在于：不同发育时期估算果园产量的权重占比确定方式包括以下步骤：S4.1：早期估算产量大于历年产量，估算系数M
早
＝早期估算产量
‑
历年产量，早期估算产量小于历年产量，估算系数M
早
＝历年产量
‑
早期估算产量；S4.2：果实膨大期估算产量大于历年产量，估算系数M
中
＝果实膨大期估算产量
‑
历年产量，果实膨大期估算产量小于历年产量，估算系数M
中
＝历年产量
‑
果实膨大期估算产量。
6.根据权利要求5所述的一种仁果类果树产量...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德英，张彦昌，闫帅，周江涛，程存刚，徐锴，赵亮亮，王钰菲，张海棠，
申请(专利权)人：中国农业科学院果树研究所，
类型：发明
国别省市：