蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)林產(chǎn)品種植領(lǐng)域，尤其涉及一種蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]蘋果是世界四大水果(蘋果、葡萄、柑桔和香蕉)之首，由于具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和低熱量而深受消費(fèi)者的喜愛。為了迎合消費(fèi)者這一需求以增產(chǎn)創(chuàng)收，加上蘋果適宜栽植的面積廣泛，果農(nóng)們偏愛種植蘋果這一作物，但是，如果未經(jīng)過事前調(diào)研就使用太多的區(qū)域進(jìn)行蘋果種植，造成蘋果產(chǎn)量過多，市場(chǎng)供過于求，就會(huì)形成蘋果滯銷局面，反而給果農(nóng)帶來經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]為了協(xié)調(diào)蘋果產(chǎn)量與消費(fèi)者需求之間的供需關(guān)系，營(yíng)造消費(fèi)者和果農(nóng)雙贏的市場(chǎng)氛圍，需要對(duì)實(shí)地的蘋果園的蘋果產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)研和評(píng)估，根據(jù)調(diào)研和評(píng)估結(jié)果和喜愛消費(fèi)者的人數(shù)確定下季的蘋果種植面積?，F(xiàn)有技術(shù)中的蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)或過于依賴人工，耗費(fèi)了調(diào)研機(jī)構(gòu)的大量人力成本和時(shí)間成本，或現(xiàn)場(chǎng)在蘋果園進(jìn)行基于圖像處理的局部面積的蘋果園產(chǎn)量測(cè)量，這種測(cè)量方式一方面無法根據(jù)蘋果種類調(diào)整測(cè)量參數(shù)，同時(shí)圖像處理技術(shù)過于簡(jiǎn)單，另一方面測(cè)量面積有限，無法從反映整個(gè)蘋果園的蘋果產(chǎn)量。
[0004]因此，需要一種新的蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)，能夠基于蘋果種類的不同使用不同的圖像處理參數(shù)，能夠靈活、全面地測(cè)量整個(gè)蘋果園的蘋果產(chǎn)量，提高蘋果園產(chǎn)量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)，采用無人機(jī)作為測(cè)量平臺(tái)，靈活、全面地測(cè)量各個(gè)蘋果園的蘋果產(chǎn)量，采用基于蘋果種類的圖像處理技術(shù)，提高蘋果園產(chǎn)量測(cè)量的精度，同時(shí)有針對(duì)性的引入對(duì)比度增強(qiáng)、自適應(yīng)遞歸濾波以及無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)蘋果園產(chǎn)量的高效測(cè)量。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量系統(tǒng)包括無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、航空攝像機(jī)、圖像識(shí)別設(shè)備和ARM 11處理器，所述航空攝像機(jī)用于對(duì)蘋果園拍攝以獲得園區(qū)圖像，所述圖像識(shí)別設(shè)備與所述航空攝像機(jī)連接以對(duì)所述園區(qū)圖像進(jìn)行圖像處理，識(shí)別出所述園區(qū)圖像中的蘋果種類，并基于所述蘋果種類識(shí)別所述園區(qū)圖像中的蘋果總數(shù)，所述ARM 11處理器與所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接以控制所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛臨蘋果園正上方。
[0007]更具體地，在所述蘋果園產(chǎn)量測(cè)量系統(tǒng)中，還包括:移動(dòng)硬盤，用于預(yù)先存儲(chǔ)各個(gè)種類的蘋果的基準(zhǔn)圖像模板，每一個(gè)種類的基準(zhǔn)圖像模板為對(duì)每一個(gè)種類的基準(zhǔn)單株蘋果預(yù)先拍攝所獲得的圖案，所述移動(dòng)硬盤還預(yù)先存儲(chǔ)了蘋果樹上限灰度閾值、蘋果樹下限灰度閾值、氣壓高度權(quán)重值和無線電高度權(quán)重值，所述蘋果樹上限灰度閾值和所述蘋果樹下限灰度閾值用于將圖像中蘋果樹與圖像背景分離；無線通訊設(shè)備，與遠(yuǎn)端的蘋果產(chǎn)量研宄平臺(tái)建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述蘋果產(chǎn)量研宄平臺(tái)發(fā)送的飛行控制指令，所述飛行控制指令中包括蘋果園正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，還用于將所述蘋果種類無線發(fā)送給所述蘋果產(chǎn)量研宄平臺(tái)，以無線接收所述蘋果產(chǎn)量研宄平臺(tái)返回的與所述蘋果種類對(duì)應(yīng)的蘋果果實(shí)上限灰度閾值和蘋果果實(shí)下限灰度閾值，所述蘋果上限灰度閾值和所述蘋果果實(shí)下限灰度閾值用于將圖像中對(duì)應(yīng)蘋果種類的蘋果果實(shí)與圖像背景分離；GPS定位設(shè)備，連接GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)；氣壓高度傳感器，用于根據(jù)無人機(jī)附近的氣壓變化，檢測(cè)無人機(jī)所在位置的實(shí)時(shí)氣壓高度；無線電高度傳感器，包括無線電發(fā)射機(jī)、無線電接收機(jī)和單片機(jī)，所述單片機(jī)與所述無線電發(fā)射機(jī)和所述無線電接收機(jī)分別連接，所述無線電發(fā)射機(jī)向地面發(fā)射無線電波，所述無線電接收機(jī)接收地面反射的無線電波，所述單片機(jī)根據(jù)所述無線電發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間、所述無線電接收機(jī)的接收時(shí)間和無線電波傳播速度計(jì)算無人機(jī)的實(shí)時(shí)無線電高度，所述無線電波傳播速度為光速；所述航空攝像機(jī)為線陣數(shù)碼航空攝影機(jī)，包括減震底架、前蓋玻璃、鏡頭、濾鏡和成像電子單元，用于對(duì)蘋果園拍攝以獲得園區(qū)圖像；所述圖像識(shí)別設(shè)備與所述航空攝像機(jī)和所述移動(dòng)硬盤分別連接，包括對(duì)比度增強(qiáng)單元、自適應(yīng)遞歸濾波單元、灰度化處理單元、蘋果樹識(shí)別單元和蘋果果實(shí)識(shí)別單元，所述對(duì)比度增強(qiáng)單元、所述自適應(yīng)遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述蘋果樹識(shí)別單元和所述蘋果果實(shí)識(shí)別單元分別采用不同的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)，所述對(duì)比度增強(qiáng)單元與所述航空攝像機(jī)連接以對(duì)所述園區(qū)圖像進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)處理，以獲得增強(qiáng)圖像，所述自適應(yīng)遞歸濾波單元與所述對(duì)比度增強(qiáng)單元連接以對(duì)所述增強(qiáng)圖像進(jìn)行自適應(yīng)遞歸濾波處理，以獲得濾波圖像，所述灰度化處理單元與所述自適應(yīng)遞歸濾波單元連接，對(duì)所述濾波圖像進(jìn)行灰度化處理，以獲得灰度化圖像，所述蘋果樹識(shí)別單元與所述灰度化處理單元和所述移動(dòng)硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果樹上限灰度閾值和所述蘋果樹下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成多個(gè)蘋果樹子圖像，并選擇一個(gè)蘋果樹子圖像，將選擇的蘋果樹子圖像與所述移動(dòng)硬盤中各個(gè)種類的蘋果的基準(zhǔn)圖像模板進(jìn)行匹配，輸出匹配度最高的基準(zhǔn)圖像模板對(duì)應(yīng)的種類作為所述園區(qū)圖像中的蘋果種類輸出，所述蘋果果實(shí)識(shí)別單元與所述灰度化處理單元和所述移動(dòng)硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果果實(shí)上限灰度閾值和所述蘋果果實(shí)下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成多個(gè)蘋果果實(shí)子圖像，并將多個(gè)蘋果果實(shí)子圖像的數(shù)量作為所述園區(qū)圖像中的蘋果總數(shù)輸出；所述ARM 11處理器與所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、所述無線通訊設(shè)備、所述GPS定位設(shè)備、所述氣壓高度傳感器、所述無線電高度傳感器、所述移動(dòng)硬盤、所述航空攝像機(jī)和所述圖像識(shí)別設(shè)備分別連接，基于實(shí)時(shí)氣壓高度、實(shí)時(shí)無線電高度、氣壓高度權(quán)重值和無線電高度權(quán)重值計(jì)算飛機(jī)實(shí)時(shí)高度，接收所述無線通訊設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對(duì)所述飛行控制指令解析以獲得蘋果園正上方位置對(duì)應(yīng)的目的GPS數(shù)據(jù)和目的拍攝高度，控制所述無人機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備以驅(qū)動(dòng)所述無人機(jī)飛往所述蘋果園正上方位置，在所述飛機(jī)實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時(shí)，進(jìn)入蘋果園產(chǎn)量測(cè)量模式，在所述飛機(jī)實(shí)時(shí)高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實(shí)時(shí)GPS數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時(shí)，進(jìn)入蘋果園尋找模式；其中，所述ARM 11處理器在蘋果園產(chǎn)量測(cè)量模式中，啟動(dòng)所述航空攝像機(jī)和所述圖像識(shí)別設(shè)備，將所述圖像識(shí)別設(shè)備中蘋果樹識(shí)別單元輸出的蘋果種類轉(zhuǎn)發(fā)給所述無線通訊設(shè)備，以獲得所述無線通訊設(shè)備返回與所述蘋果種類對(duì)應(yīng)的蘋果果實(shí)上限灰度閾值和蘋果果實(shí)下限灰度閾值，并將與所述蘋果種類對(duì)應(yīng)的蘋果果實(shí)上限灰度閾值和蘋果果實(shí)下限灰度閾值存儲(chǔ)到所述移動(dòng)硬盤中，隨后所述ARM 11處理器還接收所述園區(qū)圖像中的蘋果總數(shù)，將所述園區(qū)圖像中的蘋果總數(shù)通過所述無線通訊設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)給所述蘋果產(chǎn)量研宄平臺(tái)；其中，所述ARM 11處