基于光强补偿及图像灰度值的土壤表层含水率测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于光强补偿及图像灰度值的土壤表层含水率测量方法，包括：步骤10，将摄像头和光强传感器安装在农机的背光侧；步骤20，设置补偿光源，以使其发出的补偿光能够覆盖摄像头的拍摄范围；步骤30，根据光强传感器的检测结果，调节补偿光源的输出功率，以使拍摄范围内的光强在预定范围内变化；步骤40，控制摄像头进行拍摄以获得土壤图像；步骤50，提取土壤图像的RGB值，并将RGB值转化为HSV值；步骤60，根据HSV值、RGB值与土壤表层温度之间的线性测量模型，得到当前土壤的表层湿度值。本发明利用RGB和HSV值测量含水率，避免了接触式测量所带来的操作繁琐与可测范围小的缺陷；采用光强补偿技术，排除了图像测量技术中光强度对表层含水率的影响。
【专利说明】基于光强补偿及图像灰度值的土壤表层含水率测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非接触式的土壤表层含水率测量领域，特别是涉及一种基于光强补偿 及图像灰度值的土壤表层含水率测量方法，以快速准确测量土壤湿度。
【背景技术】
[0002] 中国是农业大国，农业在经济的发展中具有重要的地位，为农业提供高效可靠的 服务具有非常重要的意义。随着中国农业的现代化发展，高效精准的农业生产模式至关重 要，而农田和耕地中土壤的含水率影响着，土壤的阻力、作物吸收农田养料等方面，所以土 壤表层含水率与农业的深耕、播种等有着密切的联系。为此提供成本低、简易、高效、实时性 高、能测量局部土壤表层含水率的方法就尤为重要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于光强补偿及图像灰度值的土壤表层含水率测量方 法，以解决非接触式测量土壤表层含水率受光照影响较大、不能测量局部范围、实时性差的 问题。
[0004] 为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种基于光强补偿及图像 灰度值的土壤表层含水率测量方法，包括：步骤10,将摄像头和光强传感器安装在农机的 背光侧；步骤20,设置补偿光源，以使其发出的补偿光能够覆盖摄像头的拍摄范围；步骤 30,根据光强传感器的检测结果，调节补偿光源的输出功率，以使拍摄范围内的光强在预定 范围内变化；步骤40,控制摄像头进行拍摄以获得土壤图像；步骤50,提取土壤图像的RGB 值，并将RGB值转化为HSV值；步骤60,根据HSV值、RGB值与土壤表层温度之间的线性测量 模型，得到当前土壤的表层湿度值。
[0005] 优选地，在步骤20中，补偿光源安装在摄像头的下方。
[0006] 优选地，步骤30包括：步骤31，根据光强传感器的检测结果得到当前光强X ;步骤 32,判断当前光强与预定光强之间的偏差是否小于预定范围，如果是则完成调整；否则根据 偏差，控制补偿光源的输出功率。
[0007] 优选地，步骤50根据下式将RGB值转化为HSV值：
[0008]
【权利要求】
1. 一种基于光强补偿及图像灰度值的土壤表层含水率测量方法，其特征在于，包括： 步骤10,将摄像头和光强传感器安装在农机的背光侧； 步骤20,设置补偿光源，以使其发出的补偿光能够覆盖所述摄像头的拍摄范围； 步骤30,根据所述光强传感器的检测结果，调节所述补偿光源的输出功率，以使所述拍 摄范围内的光强在预定范围内变化； 步骤40,控制所述摄像头进行拍摄以获得土壤图像； 步骤50,提取所述土壤图像的RGB值，并将所述RGB值转化为HSV值； 步骤60,根据所述HSV值、所述RGB值与土壤表层温度之间的线性测量模型，得到当前 土壤的表层湿度值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤20中，所述补偿光源安装在所 述摄像头的下方。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤30包括： 步骤31，根据所述光强传感器的检测结果得到当前光强X ; 步骤32,判断所述当前光强与预定光强之间的偏差是否小于所述预定范围，如果是则 完成调整；否则根据所述偏差，控制所述补偿光源的输出功率。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤50根据下式将所述RGB值转化 为HSV值：
其中，Η为色调，S为饱和度，V为亮度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性测量模型是通过以下方式得到 的： 利用实际的表层含水率和所拍摄的图像作为实验数据，根据实验数据利用曲线拟合的 方法，选择HSV和RGB六个值中的四种或四种以上值进行拟合，在所得的曲线中选择线回归 系数R的平方值大于〇. 90以上的，利用变量值最多的作为拟合的最终曲线。
【文档编号】G01N21/84GK104155298SQ201410395179
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】吴芝路, 尹亮, 尹振东, 庄树峰, 蒋旭 申请人:哈尔滨工业大学