蘋果園產(chǎn)量測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及農(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，由于具有豐富的營養(yǎng)價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，市場供過于求，就會形成蘋果滯銷局面，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，營造消費(fèi)者和果農(nóng)雙贏的市場氛圍，需要對實地的蘋果園的蘋果產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)研和評估，根據(jù)調(diào)研和評估結(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間成本，或現(xiàn)場在蘋果園進(jìn)行基于圖像處理的局部面積的蘋果園產(chǎn)量測量，這種測量方式一方面無法根據(jù)蘋果種類調(diào)整測量參數(shù)，同時圖像處理技術(shù)過于簡單，另一方面測量面積有限，無法從反映整個蘋果園的蘋果產(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、全面地測量整個蘋果園的蘋果產(chǎn)量，提高蘋果園產(chǎn)量測量的準(zhǔn)確性。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種蘋果園產(chǎn)量測量系統(tǒng)，采用無人機(jī)作為測量平臺，靈活、全面地測量各個蘋果園的蘋果產(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)量測量的精度，同時有針對性的引入對比度增強(qiáng)、自適應(yīng)遞歸濾波以及無線通信技術(shù)，實現(xiàn)蘋果園產(chǎn)量的高效測量。
[0006]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種蘋果園產(chǎn)量測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包括無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備、航空攝像機(jī)、圖像識別設(shè)備和ARM 11處理器，所述航空攝像機(jī)用于對蘋果園拍攝以獲得園區(qū)圖像，所述圖像識別設(shè)備與所述航空攝像機(jī)連接以對所述園區(qū)圖像進(jìn)行圖像處理，識別出所述園區(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)動設(shè)備連接以控制所述無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動所述無人機(jī)飛臨蘋果園正上方。
[0007]更具體地，在所述蘋果園產(chǎn)量測量系統(tǒng)中，還包括:移動硬盤，用于預(yù)先存儲各個種類的蘋果的基準(zhǔn)圖像模板，每一個種類的基準(zhǔn)圖像模板為對每一個種類的基準(zhǔn)單株蘋果預(yù)先拍攝所獲得的圖案，所述移動硬盤還預(yù)先存儲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，以無線接收所述蘋果產(chǎn)量研宄平臺返回的與所述蘋果種類對應(yīng)的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值，所述蘋果上限灰度閾值和所述蘋果果實下限灰度閾值用于將圖像中對應(yīng)蘋果種類的蘋果果實與圖像背景分離；GPS定位設(shè)備，連接GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)所在位置的實時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，檢測無人機(jī)所在位置的實時氣壓高度；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)射時間、所述無線電接收機(jī)的接收時間和無線電波傳播速度計算無人機(jī)的實時無線電高度，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，用于對蘋果園拍攝以獲得園區(qū)圖像；所述圖像識別設(shè)備與所述航空攝像機(jī)和所述移動硬盤分別連接，包括對比度增強(qiáng)單元、自適應(yīng)遞歸濾波單元、灰度化處理單元、蘋果樹識別單元和蘋果果實識別單元，所述對比度增強(qiáng)單元、所述自適應(yīng)遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述蘋果樹識別單元和所述蘋果果實識別單元分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)，所述對比度增強(qiáng)單元與所述航空攝像機(jī)連接以對所述園區(qū)圖像進(jìn)行對比度增強(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比度增強(qiáng)單元連接以對所述增強(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，所述蘋果樹識別單元與所述灰度化處理單元和所述移動硬盤分別連接，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別并組成多個蘋果樹子圖像，并選擇一個蘋果樹子圖像，將選擇的蘋果樹子圖像與所述移動硬盤中各個種類的蘋果的基準(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，所述蘋果果實識別單元與所述灰度化處理單元和所述移動硬盤分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果果實上限灰度閾值和所述蘋果果實下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個蘋果果實子圖像，并將多個蘋果果實子圖像的數(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、所述移動硬盤、所述航空攝像機(jī)和所述圖像識別設(shè)備分別連接，基于實時氣壓高度、實時無線電高度、氣壓高度權(quán)重值和無線電高度權(quán)重值計算飛機(jī)實時高度，接收所述無線通訊設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的飛行控制指令，對所述飛行控制指令解析以獲得蘋果園正上方位置對應(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)動設(shè)備以驅(qū)動所述無人機(jī)飛往所述蘋果園正上方位置，在所述飛機(jī)實時高度與所述目的拍攝高度匹配且所述實時GPS數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)匹配時，進(jìn)入蘋果園產(chǎn)量測量模式，在所述飛機(jī)實時高度與所述目的拍攝高度不匹配或所述實時GPS數(shù)據(jù)與所述目的GPS數(shù)據(jù)不匹配時，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)量測量模式中，啟動所述航空攝像機(jī)和所述圖像識別設(shè)備，將所述圖像識別設(shè)備中蘋果樹識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應(yīng)的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值，并將與所述蘋果種類對應(yīng)的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值存儲到所述移動硬盤中，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；其中，所述ARM 11處理器連接所述蘋果果實識別單元，以在將所述蘋果種類對應(yīng)的蘋果果實上限灰度閾值和蘋果果實下限灰度閾值存儲到所述移動硬盤之后，觸發(fā)所述蘋果果實識別單元的操作。
[0008]更具體地，在所述蘋果園產(chǎn)量測量系統(tǒng)中，還包括:串行通信接口，用于通過串行通信方式連接外部設(shè)備，以讀取外部設(shè)備中存儲的各個種類的蘋果的