基于光強補償及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于光強補償及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方法，包括：步驟10，將攝像頭和光強傳感器安裝在農(nóng)機的背光側；步驟20，設置補償光源，以使其發(fā)出的補償光能夠覆蓋攝像頭的拍攝范圍；步驟30，根據(jù)光強傳感器的檢測結果，調節(jié)補償光源的輸出功率，以使拍攝范圍內的光強在預定范圍內變化；步驟40，控制攝像頭進行拍攝以獲得土壤圖像；步驟50，提取土壤圖像的RGB值，并將RGB值轉化為HSV值；步驟60，根據(jù)HSV值、RGB值與土壤表層溫度之間的線性測量模型，得到當前土壤的表層濕度值。本發(fā)明利用RGB和HSV值測量含水率，避免了接觸式測量所帶來的操作繁瑣與可測范圍小的缺陷；采用光強補償技術，排除了圖像測量技術中光強度對表層含水率的影響。
【專利說明】基于光強補償及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及非接觸式的土壤表層含水率測量領域，特別是涉及一種基于光強補償 及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方法，以快速準確測量土壤濕度。
【背景技術】
[0002] 中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在經(jīng)濟的發(fā)展中具有重要的地位，為農(nóng)業(yè)提供高效可靠的 服務具有非常重要的意義。隨著中國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，高效精準的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式至關重 要，而農(nóng)田和耕地中土壤的含水率影響著，土壤的阻力、作物吸收農(nóng)田養(yǎng)料等方面，所以土 壤表層含水率與農(nóng)業(yè)的深耕、播種等有著密切的聯(lián)系。為此提供成本低、簡易、高效、實時性 高、能測量局部土壤表層含水率的方法就尤為重要。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于光強補償及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方 法，以解決非接觸式測量土壤表層含水率受光照影響較大、不能測量局部范圍、實時性差的 問題。
[0004] 為解決上述技術問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于光強補償及圖像 灰度值的土壤表層含水率測量方法，包括：步驟10,將攝像頭和光強傳感器安裝在農(nóng)機的 背光側；步驟20,設置補償光源，以使其發(fā)出的補償光能夠覆蓋攝像頭的拍攝范圍；步驟 30,根據(jù)光強傳感器的檢測結果，調節(jié)補償光源的輸出功率，以使拍攝范圍內的光強在預定 范圍內變化；步驟40,控制攝像頭進行拍攝以獲得土壤圖像；步驟50,提取土壤圖像的RGB 值，并將RGB值轉化為HSV值；步驟60,根據(jù)HSV值、RGB值與土壤表層溫度之間的線性測量 模型，得到當前土壤的表層濕度值。
[0005] 優(yōu)選地，在步驟20中，補償光源安裝在攝像頭的下方。
[0006] 優(yōu)選地，步驟30包括：步驟31，根據(jù)光強傳感器的檢測結果得到當前光強X ;步驟 32,判斷當前光強與預定光強之間的偏差是否小于預定范圍，如果是則完成調整；否則根據(jù) 偏差，控制補償光源的輸出功率。
[0007] 優(yōu)選地，步驟50根據(jù)下式將RGB值轉化為HSV值：
[0008]
【權利要求】
1. 一種基于光強補償及圖像灰度值的土壤表層含水率測量方法，其特征在于，包括： 步驟10,將攝像頭和光強傳感器安裝在農(nóng)機的背光側； 步驟20,設置補償光源，以使其發(fā)出的補償光能夠覆蓋所述攝像頭的拍攝范圍； 步驟30,根據(jù)所述光強傳感器的檢測結果，調節(jié)所述補償光源的輸出功率，以使所述拍 攝范圍內的光強在預定范圍內變化； 步驟40,控制所述攝像頭進行拍攝以獲得土壤圖像； 步驟50,提取所述土壤圖像的RGB值，并將所述RGB值轉化為HSV值； 步驟60,根據(jù)所述HSV值、所述RGB值與土壤表層溫度之間的線性測量模型，得到當前 土壤的表層濕度值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟20中，所述補償光源安裝在所 述攝像頭的下方。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟30包括： 步驟31，根據(jù)所述光強傳感器的檢測結果得到當前光強X ; 步驟32,判斷所述當前光強與預定光強之間的偏差是否小于所述預定范圍，如果是則 完成調整；否則根據(jù)所述偏差，控制所述補償光源的輸出功率。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟50根據(jù)下式將所述RGB值轉化 為HSV值：
其中，Η為色調，S為飽和度，V為亮度。
5. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述線性測量模型是通過以下方式得到 的： 利用實際的表層含水率和所拍攝的圖像作為實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用曲線擬合的 方法，選擇HSV和RGB六個值中的四種或四種以上值進行擬合，在所得的曲線中選擇線回歸 系數(shù)R的平方值大于〇. 90以上的，利用變量值最多的作為擬合的最終曲線。
【文檔編號】G01N21/84GK104155298SQ201410395179
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權日:2014年8月12日
【發(fā)明者】吳芝路, 尹亮, 尹振東, 莊樹峰, 蔣旭 申請人:哈爾濱工業(yè)大學