一种基于图象技术测定棉花株高的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农作物形态指标测定领域，尤其涉及一种基于图象技术测定棉花株高的方法。
【背景技术】
[0002]通过定期测量棉花的株高(每隔2-3天)，测算棉花的每日生长量，从而获取棉花在不同的生长发育阶段生长发育状况，如旺长、正常、或弱小；营养生长和生殖生长是否协调，进而为水肥、化学调控等促控措施调节棉花的生长发育速度和方向提供直观的形态指标。
[0003]现有方法在进行棉花植株株高测定时，采用人工田间测量，即用卷尺或皮尺从棉花根茎基部的地面部或子叶节到棉花顶心的高度。棉花根茎基部的地面到顶心的高度称为棉花的自然株高度；子叶节到棉花顶心的高度称为棉花的株高。但是传统方法存在耗时长、效率低、操作复杂等问题。采用传统方法进行棉花植株株高测定时，扰动棉花，影响棉花的生长，棉花的产量会受到影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于图象技术测定棉花株高的方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明基于图象技术测定棉花株高的方法采用的技术方案如下,该方法包括:
[0006]S1、获取棉田数字图像
[0007]选取一块棉田，用图像采集设备获取棉田数字图像；
[0008]S2、获取棉田覆盖度
[0009]采用图像处理软件对所述棉田数字图像进行处理，计算所述绿色冠层面积与所述棉田数字图像面积的比值，所述比值即为所述棉田数字图像中棉田的覆盖度；
[0010]S3、计算棉花的株高
[0011]采用公式(I)计算棉花植株的平均株高:
[0012]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0013]其中，y为所述棉田数字图像中棉花植株的平均株高，X为所述棉田数字图像中棉田的覆盖度。
[0014]优选地，在步骤SI之前还存在以下步骤:在棉田中安装图像采集设备。
[0015]优选地，步骤SI中，在晴天、室外、自然光照的条件下，获取所述棉田数字图像。
[0016]优选地，步骤SI中，所述棉田数字图像采用图像采集设备垂直地面拍摄棉田数字图像，获取棉田的俯视图，所述俯视图中棉花冠层上无阴影。
[0017]优选地，步骤SI中，所述图像采集设备为具有拍照功能的设备。
[0018]优选地，步骤S2，具体为:将所述棉田数字图像导入，将所述棉田数字图像中棉花绿色冠层分割出来，计算分割出来的所述棉花绿色冠层的面积，然后将所述棉花绿色冠层面积除以所述棉田数字图像面积，获得比值，所述比值即为所述棉田数字图像中棉田的覆皿/又O
[0019]优选地，步骤S3中，所述公式(I)通过多次重复试验获取如下:
[0020]Fl、选择至少3个棉花长势正常均匀的棉田，记做第一棉田小区、第二棉田小区、第三棉田小区、……第η棉田小区，所述η大于等于3，然后对每个所述棉田小区采取下述操作:
[0021]从棉苗长出真叶开始，在所述棉田小区中，每隔7天的同一时间用所述图像采集设备垂直地面获取所述棉田小区的棉田数字图像，同时，用卷尺任意测量该所述棉田小区中的20株?30株棉花植株的株高，并记录数据，直至棉花植株打顶为止；
[0022]F2、将同一天同一时间获取的棉花植株的株高进行平均值计算，得到该测量时间的棉花植株的平均株高；
[0023]F3、用图像分析软件对得到的棉田数字图像进行分析，获取相应测量时间的棉花冠层的覆盖度，将同一天同一时间的棉花冠层的覆盖度进行平均值计算，获取每个测量时间的棉花冠层的覆盖度的平均值；
[0024]F4、建立直角坐标系，以同一天同一时间获得的棉花冠层的覆盖度的平均值为横坐标X，获得的棉花植株的平均株高为纵坐标y，获得曲线及曲线的公式，所述公式即为所述公式(I)。
[0025]本发明基于图象技术测定棉花株高的系统，该系统包括:图像采集设备、控制服务器和数据处理中心；
[0026]所述图像采集设备安装在棉田中，且与所述控制服务器无线或有线连接，所述控制服务器控制所述图像采集设备获取棉田数字图像，并控制所述图像采集设备将所述棉田数字图像传送给所述数据处理中心进行数据处理，获取棉田数字图像中的棉花植株的平均株高；所述数据处理中心将获取的棉花植株的平均株高发送给所述控制服务器；
[0027]所述图像米集设备包括:具有摄像功能的移动终端、具有摄像功能和GPS功能的移动终％5和摄像头。
[0028]优选地，所述具有摄像功能和GPS功能的移动终端，还具有获取棉田的经纬度坐标的功能。
[0029]本发明的有益效果是:
[0030]本发明采用的棉花株高测定方法是根据棉花株高变化和覆盖度变化的正向相关性，通过拍摄棉田图象，用计算机图象技术将这种覆盖度的变化量化，并与棉花株高建立对应的函数关系，即只要知道了棉花的覆盖度，就可通过这种函数关系计算棉花的株高，因此本发明耗时短、效率高、操作简单。最终实现基于图象技术测定棉花株高的目的，实现测定棉花株高和株高生长的速度，从而用以判断作物生长状况，指导作物生产中的施肥、灌溉和化调。与传统方法相比，本发明的测量方法时间减少了 30倍，可实现株高监控的无人化、自动化和信息化，大大提高了工作效率，降低了人工成本。
【附图说明】
[0031]图1是本发明的基于图象技术测定棉花株高的方法流程示意图；
[0032]图2是实施例1中所述公式⑴的曲线图；
[0033]图3是实际测得的棉花株高与通过实施例1的公式预测得到的棉花株高的对比曲线图；
[0034]图4是本发明基于图象技术测定棉花株高的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]参照图1，实施例1、一种基于图象技术测定棉花株高的方法，该方法包括:
[0037]S1、获取棉田数字图像
[0038]在晴天、室外、自然光照的条件下，选取一块棉田，采用图像采集设备获取棉田数字图像；
[0039]步骤SI中，所述棉田数字图像采用摄像设备垂直地面拍摄棉田数字图像，获取棉田的俯视图，所述俯视图中棉花冠层上无阴影；
[0040]S2、获取棉田覆盖度
[0041]采用图像处理软件对所述棉田数字图像进行处理，计算所述绿色冠层部分的面积；
[0042]具体为:将所述棉田数字图像导入，将所述棉田数字图像中棉花绿色冠层部分与地面图像和地膜等异物分割，计算分割出来的所述棉花绿色冠层的面积，然后将所述棉花绿色冠层面积除以所述棉田数字图像面积，获得比值，所述比值即为所述棉田数字图像中棉田的覆盖度；
[0043]S3、计算棉花的株高
[0044]采用公式(I)计算棉花植株的平均株高:
[0045]y = 9.9376ea 0278x (I)
[0046]其中，y为所述棉田数字图像中棉花植株的平均株高，X为所述棉田数字图像中棉田的覆盖度。
[0047]在步骤SI之前还存在以下步骤:在棉田中安装图像采集设备。
[0048]步骤SI中所述图像处理软件为具有自动分割出背景和绿色冠层功能的软件。
[0049]步骤SI中，所述摄像设备为具有拍照功能的设备；
[0050]步骤S3中，所述公式(I)通过多次重复试验获取如下:
[0051]F1、选择至少3个棉花长势正常均匀的棉田，记做第一棉田小区、第二棉田小区、第三棉田小区、……第η棉田小区，所述η大于等于3，然后对每个所述棉田小区采取下述操作:
[0052]从棉苗长出真叶开始，在所述棉田小区中，每隔7天的同一时间用所述图像采集设备垂直地面获取所述棉田小区的棉田数字图像，同时，用卷尺任意测量该所述棉田小区中的20株?30株棉花植株的株高，并记录数据，直至棉花植株打顶为止；
[0053]F2、将同一天同一时间获取的棉花植株的株高进行平均值计算，得到该测量时间的棉花植株的平均株高；
[0054]F3、用图像分析软件对得到的棉田数字图像进行分析，获取相应测量时间的棉花冠层的覆盖度，将同一天同一时间的棉花冠层的覆盖度进行平均值计算，获取每个测量时间的棉花冠层的覆盖度的平均值；
[0055]F4、建立直角坐标系，以同一天同一时间获得的