一種基于圖象技術測定棉花株高的方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及農作物形態指標測定領域，尤其涉及一種基于圖象技術測定棉花株高的方法。
【背景技術】
[0002]通過定期測量棉花的株高(每隔2-3天)，測算棉花的每日生長量，從而獲取棉花在不同的生長發育階段生長發育狀況，如旺長、正常、或弱小；營養生長和生殖生長是否協調，進而為水肥、化學調控等促控措施調節棉花的生長發育速度和方向提供直觀的形態指標。
[0003]現有方法在進行棉花植株株高測定時，采用人工田間測量，即用卷尺或皮尺從棉花根莖基部的地面部或子葉節到棉花頂心的高度。棉花根莖基部的地面到頂心的高度稱為棉花的自然株高度；子葉節到棉花頂心的高度稱為棉花的株高。但是傳統方法存在耗時長、效率低、操作復雜等問題。采用傳統方法進行棉花植株株高測定時，擾動棉花，影響棉花的生長，棉花的產量會受到影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于圖象技術測定棉花株高的方法，從而解決現有技術中存在的前述問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明基于圖象技術測定棉花株高的方法采用的技術方案如下,該方法包括:
[0006]S1、獲取棉田數字圖像
[0007]選取一塊棉田，用圖像采集設備獲取棉田數字圖像；
[0008]S2、獲取棉田覆蓋度
[0009]采用圖像處理軟件對所述棉田數字圖像進行處理，計算所述綠色冠層面積與所述棉田數字圖像面積的比值，所述比值即為所述棉田數字圖像中棉田的覆蓋度；
[0010]S3、計算棉花的株高
[0011]采用公式(I)計算棉花植株的平均株高:
[0012]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0013]其中，y為所述棉田數字圖像中棉花植株的平均株高，X為所述棉田數字圖像中棉田的覆蓋度。
[0014]優選地，在步驟SI之前還存在以下步驟:在棉田中安裝圖像采集設備。
[0015]優選地，步驟SI中，在晴天、室外、自然光照的條件下，獲取所述棉田數字圖像。
[0016]優選地，步驟SI中，所述棉田數字圖像采用圖像采集設備垂直地面拍攝棉田數字圖像，獲取棉田的俯視圖，所述俯視圖中棉花冠層上無陰影。
[0017]優選地，步驟SI中，所述圖像采集設備為具有拍照功能的設備。
[0018]優選地，步驟S2，具體為:將所述棉田數字圖像導入，將所述棉田數字圖像中棉花綠色冠層分割出來，計算分割出來的所述棉花綠色冠層的面積，然后將所述棉花綠色冠層面積除以所述棉田數字圖像面積，獲得比值，所述比值即為所述棉田數字圖像中棉田的覆皿/又O
[0019]優選地，步驟S3中，所述公式(I)通過多次重復試驗獲取如下:
[0020]Fl、選擇至少3個棉花長勢正常均勻的棉田，記做第一棉田小區、第二棉田小區、第三棉田小區、……第η棉田小區，所述η大于等于3，然后對每個所述棉田小區采取下述操作:
[0021]從棉苗長出真葉開始，在所述棉田小區中，每隔7天的同一時間用所述圖像采集設備垂直地面獲取所述棉田小區的棉田數字圖像，同時，用卷尺任意測量該所述棉田小區中的20株?30株棉花植株的株高，并記錄數據，直至棉花植株打頂為止；
[0022]F2、將同一天同一時間獲取的棉花植株的株高進行平均值計算，得到該測量時間的棉花植株的平均株高；
[0023]F3、用圖像分析軟件對得到的棉田數字圖像進行分析，獲取相應測量時間的棉花冠層的覆蓋度，將同一天同一時間的棉花冠層的覆蓋度進行平均值計算，獲取每個測量時間的棉花冠層的覆蓋度的平均值；
[0024]F4、建立直角坐標系，以同一天同一時間獲得的棉花冠層的覆蓋度的平均值為橫坐標X，獲得的棉花植株的平均株高為縱坐標y，獲得曲線及曲線的公式，所述公式即為所述公式(I)。
[0025]本發明基于圖象技術測定棉花株高的系統，該系統包括:圖像采集設備、控制服務器和數據處理中心；
[0026]所述圖像采集設備安裝在棉田中，且與所述控制服務器無線或有線連接，所述控制服務器控制所述圖像采集設備獲取棉田數字圖像，并控制所述圖像采集設備將所述棉田數字圖像傳送給所述數據處理中心進行數據處理，獲取棉田數字圖像中的棉花植株的平均株高；所述數據處理中心將獲取的棉花植株的平均株高發送給所述控制服務器；
[0027]所述圖像米集設備包括:具有攝像功能的移動終端、具有攝像功能和GPS功能的移動終％5和攝像頭。
[0028]優選地，所述具有攝像功能和GPS功能的移動終端，還具有獲取棉田的經緯度坐標的功能。
[0029]本發明的有益效果是:
[0030]本發明采用的棉花株高測定方法是根據棉花株高變化和覆蓋度變化的正向相關性，通過拍攝棉田圖象，用計算機圖象技術將這種覆蓋度的變化量化，并與棉花株高建立對應的函數關系，即只要知道了棉花的覆蓋度，就可通過這種函數關系計算棉花的株高，因此本發明耗時短、效率高、操作簡單。最終實現基于圖象技術測定棉花株高的目的，實現測定棉花株高和株高生長的速度，從而用以判斷作物生長狀況，指導作物生產中的施肥、灌溉和化調。與傳統方法相比，本發明的測量方法時間減少了 30倍，可實現株高監控的無人化、自動化和信息化，大大提高了工作效率，降低了人工成本。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發明的基于圖象技術測定棉花株高的方法流程示意圖；
[0032]圖2是實施例1中所述公式⑴的曲線圖；
[0033]圖3是實際測得的棉花株高與通過實施例1的公式預測得到的棉花株高的對比曲線圖；
[0034]圖4是本發明基于圖象技術測定棉花株高的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0036]參照圖1，實施例1、一種基于圖象技術測定棉花株高的方法，該方法包括:
[0037]S1、獲取棉田數字圖像
[0038]在晴天、室外、自然光照的條件下，選取一塊棉田，采用圖像采集設備獲取棉田數字圖像；
[0039]步驟SI中，所述棉田數字圖像采用攝像設備垂直地面拍攝棉田數字圖像，獲取棉田的俯視圖，所述俯視圖中棉花冠層上無陰影；
[0040]S2、獲取棉田覆蓋度
[0041]采用圖像處理軟件對所述棉田數字圖像進行處理，計算所述綠色冠層部分的面積；
[0042]具體為:將所述棉田數字圖像導入，將所述棉田數字圖像中棉花綠色冠層部分與地面圖像和地膜等異物分割，計算分割出來的所述棉花綠色冠層的面積，然后將所述棉花綠色冠層面積除以所述棉田數字圖像面積，獲得比值，所述比值即為所述棉田數字圖像中棉田的覆蓋度；
[0043]S3、計算棉花的株高
[0044]采用公式(I)計算棉花植株的平均株高:
[0045]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0046]其中，y為所述棉田數字圖像中棉花植株的平均株高，X為所述棉田數字圖像中棉田的覆蓋度。
[0047]在步驟SI之前還存在以下步驟:在棉田中安裝圖像采集設備。
[0048]步驟SI中所述圖像處理軟件為具有自動分割出背景和綠色冠層功能的軟件。
[0049]步驟SI中，所述攝像設備為具有拍照功能的設備；
[0050]步驟S3中，所述公式(I)通過多次重復試驗獲取如下:
[0051]F1、選擇至少3個棉花長勢正常均勻的棉田，記做第一棉田小區、第二棉田小區、第三棉田小區、……第η棉田小區，所述η大于等于3，然后對每個所述棉田小區采取下述操作:
[0052]從棉苗長出真葉開始，在所述棉田小區中，每隔7天的同一時間用所述圖像采集設備垂直地面獲取所述棉田小區的棉田數字圖像，同時，用卷尺任意測量該所述棉田小區中的20株?30株棉花植株的株高，并記錄數據，直至棉花植株打頂為止；
[0053]F2、將同一天同一時間獲取的棉花植株的株高進行平均值計算，得到該測量時間的棉花植株的平均株高；
[0054]F3、用圖像分析軟件對得到的棉田數字圖像進行分析，獲取相應測量時間的棉花冠層的覆蓋度，將同一天同一時間的棉花冠層的覆蓋度進行平均值計算，獲取每個測量時間的棉花冠層的覆蓋度的平均值；
[0055]F4、建立直角坐標系，以同一天同一時間獲得的