一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法。該發(fā)明利用豎直基線上安置兩個(gè)定焦智能手機(jī)，選擇合適的攝影點(diǎn)架設(shè)安置設(shè)備，對(duì)待測(cè)果樹進(jìn)行攝影測(cè)量，形成立體像對(duì)；根據(jù)攝影測(cè)量理論，求得任意像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相對(duì)物方坐標(biāo)，進(jìn)而提取確定待測(cè)果樹冠體冠徑、樹高，以及任意果子橫向直徑和縱向高度值；建立果樹果子產(chǎn)量總體模型，并擬合建立果樹總體產(chǎn)量與樹冠冠徑和樹高的模型，形成新的快速、準(zhǔn)確測(cè)定果樹果品產(chǎn)量的技術(shù)方法。
【專利說明】
一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法 一、
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種果樹冠體的測(cè)定和果品產(chǎn)量的估測(cè)方法，特別是一種智能手機(jī)攝 影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法。 二、 技術(shù)背景
[0002] 果樹作為經(jīng)濟(jì)林木的一種，其產(chǎn)量的確定一直是一個(gè)難題，而如何利用現(xiàn)有的技 術(shù)和手段進(jìn)行果樹產(chǎn)量的估測(cè)更是一個(gè)值得研究的問題。針對(duì)果樹產(chǎn)量的問題，傳統(tǒng)的方 式只是等果樹果子成熟之后摘果稱重來確定果樹產(chǎn)量，這種估算方式工作量過大，成本較 高，且對(duì)于果樹果子成熟之后的產(chǎn)量確定意義不大。
[0003] 針對(duì)果樹集中區(qū)域，尤其是大片的果樹林區(qū)，傳統(tǒng)的果樹產(chǎn)量確定方式存在著較 大的不足和滯后性，亟需一種快捷、實(shí)用的果樹產(chǎn)量確定方法。而攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā) 展，為果樹冠體冠徑的確定以及果樹產(chǎn)量的快速、準(zhǔn)確估測(cè)提供了一種可能。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服傳統(tǒng)的果樹產(chǎn)量確定存在的不足和滯后性，研究一種新的快速準(zhǔn)確估測(cè) 果樹產(chǎn)量的技術(shù)方法，本發(fā)明提出一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方 法。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 利用定焦的智能手機(jī)攝影法對(duì)果樹冠體及果品產(chǎn)量進(jìn)行快速準(zhǔn)確測(cè)定，首先，選 擇合適攝站點(diǎn)架設(shè)安置豎直基線，并在豎直基線上安置上下兩個(gè)智能手機(jī)，對(duì)待測(cè)果樹進(jìn) 行攝影測(cè)量，形成立體像對(duì);其次，根據(jù)攝影測(cè)量原理，通過像方坐標(biāo)確定相對(duì)物方坐標(biāo)，得 出任意像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相對(duì)物方坐標(biāo);根據(jù)坐標(biāo)值，確定待測(cè)果樹冠體冠徑大小以及果樹果子 的產(chǎn)量模型;最后，擬合果樹總體產(chǎn)量與冠體冠徑和樹高的關(guān)系，建立估測(cè)模型。
[0007] 本項(xiàng)發(fā)明與傳統(tǒng)方法比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0008] ①利用智能手機(jī)對(duì)果樹冠體以及果樹產(chǎn)量進(jìn)行估測(cè)，方便靈活，快速準(zhǔn)確；
[0009] ②利用攝影測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量，可極大減少傳統(tǒng)測(cè)定方法的工作量，縮短了測(cè)定時(shí) 間；
[0010] ③擬合建立果樹產(chǎn)量與果樹冠體冠徑大小和樹高的數(shù)學(xué)模型，為以后估測(cè)相應(yīng)果 樹的產(chǎn)量提供更為便捷的方式方法。 四、
【附圖說明】：
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012] 圖1為豎直基線攝影測(cè)量設(shè)備示意圖，其中，1為兩手機(jī)攝影基線長(zhǎng)；
[0013] 圖2為待測(cè)果樹攝影點(diǎn)位選擇示意圖，其中，51、52、&、54分別為選擇的攝站點(diǎn)，0為 冠徑，Η為樹高；
[0014] 圖3為果樹任意果子待測(cè)量示意圖，其中，cU為果子橫向直徑，ck為果子縱向高度。 五、【具體實(shí)施方式】：
[0015] 智能手機(jī)攝影法估測(cè)果樹冠體及果品產(chǎn)量的技術(shù)方法與傳統(tǒng)的果樹產(chǎn)量確定方 法相比，在理論實(shí)現(xiàn)和實(shí)際操作中都有了較大的改進(jìn)和創(chuàng)新，具體表現(xiàn)為：
[0016] 1)如圖1所以，在豎直基線上安置兩個(gè)定焦的智能手機(jī)，其中手機(jī)攝影基線長(zhǎng)為1， 配合固定豎直基線的三腳架構(gòu)成攝影測(cè)量設(shè)備；
[0017] 2)如圖2所示，在待測(cè)果樹周圍至少選擇&、&兩攝影站點(diǎn)架設(shè)攝影測(cè)量設(shè)備，要保證果 樹冠體和樹完整地成像在攝影像片內(nèi)，對(duì)待測(cè)果樹進(jìn)行一上一下豎直拍攝，形成立體像對(duì)，根 據(jù)攝影測(cè)量原理
聯(lián)立確定待測(cè)果樹任意像點(diǎn)對(duì)應(yīng)物方點(diǎn)的相對(duì)三維坐標(biāo)(X，Y，Z )，其中，m、N2為點(diǎn)投影系 數(shù)，ΔΧ、ΔΥ分別為攝影基線在X軸和Y軸的分量，（u，v)、U% v")分別為上下兩手機(jī)拍攝像 片的像方坐標(biāo)，(Λ、，匕，為下方相機(jī)攝影中心的物方坐標(biāo)(可假定為(〇,〇,〇));
[0018] 3)通過自動(dòng)獲取冠徑和樹高對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)步驟2)，利用數(shù)學(xué)模型③
,求得待測(cè)果樹冠體冠徑大小D和樹高Η;
[0019] 4)如圖2所示，在待測(cè)果樹周圍選擇51、52、5 3、54攝影站點(diǎn)對(duì)果樹果子進(jìn)行豎直像 對(duì)攝影，保證果樹上的果子能夠全部成像在拍攝像片上，同樣利用數(shù)學(xué)模型①、②、③，自動(dòng) 求得如圖3所示的果子對(duì)應(yīng)的水平寬度di和豎直高度hi;
[0020] 5)利用數(shù)學(xué)模型④= ：ad?fif，（i'=l，2,…，η)，其中，wi為單個(gè)果子的產(chǎn)量，a、b、c 為系數(shù)，配合步驟4)求得的果子對(duì)應(yīng)的cU和lu，確定相應(yīng)果子的產(chǎn)量Wl;
[0021] 6)利用數(shù)學(xué)模型⑤W = aNS卻岈，W為待測(cè)果樹的整體產(chǎn)量，N為果樹上的果子量，確 定待測(cè)果樹的整體產(chǎn)量W;
[0022] 7)利用數(shù)學(xué)模型⑥兩= 配合步驟3)求得的果樹冠體冠徑D和樹高H，以及 對(duì)應(yīng)果樹的產(chǎn)量W，擬合出果樹整體產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)果樹冠體和樹高的關(guān)系模型，最終利用冠體 大小和樹高值，即可確定果樹產(chǎn)量?jī)伞?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法，其特征是：在豎直基線 上上下安置兩個(gè)定焦智能手機(jī)，配合固定豎直基線的三腳架組成攝影測(cè)量設(shè)備，對(duì)待測(cè)果v 樹進(jìn)行一上一下豎直拍攝，形成立體像對(duì);利用數(shù)學(xué)模？ 和數(shù)學(xué)模型聯(lián)立確定任意像點(diǎn)對(duì)應(yīng)物方點(diǎn)的相對(duì)三維坐標(biāo)(X，Y，Z)， 其中，見、他為點(diǎn)投影系數(shù)，ΔΧ、ΔΥ分別為攝影基線在X軸和Y軸的分量，（11，7)、（1!11，，)分別 為上下兩手機(jī)拍攝像片的像方坐標(biāo)，1^，4,)為下方相機(jī)攝影中心的物方坐標(biāo);至少 在果樹周圍兩個(gè)方向上對(duì)果樹進(jìn)行攝影，獲取完整的果樹冠體信息，通過自動(dòng)獲取相應(yīng)待 測(cè)點(diǎn)的像方坐標(biāo)，利用數(shù)學(xué)模型②和數(shù)學(xué)模里長(zhǎng)得果樹冠徑D和樹 尚H〇2. 依據(jù)權(quán)利要求1 一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法，其特征 是:利用豎直基線攝影測(cè)量設(shè)備對(duì)待測(cè)果樹進(jìn)行攝影，至少選擇果樹周圍3個(gè)攝站點(diǎn)架設(shè)攝 影設(shè)備，保證待測(cè)果樹上的果子能夠成像在攝影像片上;通過獲取果樹上果子的相應(yīng)像點(diǎn) 坐標(biāo)，利用數(shù)學(xué)模型①、②、③，自動(dòng)求得果子對(duì)應(yīng)的水平寬度cU和豎直高度h 1;利用數(shù)學(xué)模 壟其中，Wl為單個(gè)果子的產(chǎn)量，a、b、c為系數(shù)，配合待求果子 對(duì)應(yīng)的cU和lu，求得相應(yīng)果子的產(chǎn)量Wl;利用數(shù)學(xué)模〗為待測(cè)果樹的整體 產(chǎn)量，N為果樹上的果子量，確定待測(cè)果樹的整體產(chǎn)量。3. 依據(jù)權(quán)利要求1 一種智能手機(jī)攝影法測(cè)定果樹冠體及果品產(chǎn)量估測(cè)的方法，其特征 是:利用數(shù)學(xué)模型⑥職= 配合求得的果樹冠體冠徑D和樹高H，以及對(duì)應(yīng)果樹的產(chǎn) 量W，擬合出果樹整體產(chǎn)量與對(duì)應(yīng)果樹冠體和樹高的關(guān)系模型，最終利用冠體大小和樹高 值，即可確定果樹產(chǎn)量W。
【文檔編號(hào)】G01B11/08GK105865420SQ201610172399
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月24日
【發(fā)明人】馮仲科, 劉金成, 黃曉東
【申請(qǐng)人】北京林業(yè)大學(xué)