应用农业直升机的单亩产量估算平台的制作方法

1.本发明涉及棉花产量估算领域，尤其涉及一种应用农业直升机的单亩产量估算平台。


背景技术：

2.水分是棉花体内的重要组成成分，棉花生长需要从土壤中吸收水分。棉花各生育阶段生理需水要求为：播种至出苗，0～20厘米土层含水量占田间持水量的70～80％为宜；苗期，0～40厘米土层含水量占田间持水量的60～70％为宜；初蕾期，0～60厘米土层含水量占田间持水量的65～75％为宜；盛蕾期后，0～80厘米土层含水量占田间持水量的70～80％为宜，不能低于60～65％；吐絮期，土壤相对含水量保持在55～70％为宜。根据有关研究，棉田在整个生育期约有2/3的水分消耗于蒸腾，1/3消耗于土地蒸发。
3.棉花生长发育需要水分和养料，主要通过根系从土壤中获得，所需的温度和空气部分取自土壤，同时需要土壤的机械支撑才能生长。棉田土壤的理化、生物属性的好坏，很大程度上制约着棉花的产量和品质。土壤水分、养分、温度、空气、盐碱含量、质地等均对棉花生长有很大的影响。
4.当前，单亩棉田的棉花产量对后续制定棉花采集人数或者棉花采集机械数量具有关键参考意义，能够有效防止派发采集人员或者采集机械过多或者过少的场景发生。然而，当前对单亩棉田的棉花产量的估算或者基于人工模式现场测量或者基于历史产量进行粗略估算，前者费时费力，后者存在数据偏差。


技术实现要素：

5.为了解决相关领域的技术问题，本发明提供了一种应用农业直升机的单亩产量估算平台，能够在农业直升机上对下方单亩棉田进行图像数据采集，并引入基于亮度分析的棉花布局检测模式和双重测量机制结合的高精度高度测量模式完成对下方单亩棉田产量的现场估算。
6.为此，本发明至少需要具备以下两处重要的发明点：
7.(1)以农业直升机为数据采集和数据处理平台，在人工操控下采集单亩棉田以执行相应的图像数据采集，从而方便后续执行单亩棉田的实时产量估算；
8.(2)将亮度值接近于255的棉田成像像素作为棉花分布像素，基于棉花分布像素以及高精度的高度测量数据估算下方单亩棉田的实时产量。
9.根据本发明的一方面，提供了一种应用农业直升机的单亩产量估算平台，所述平台包括：
10.视野调节机构，设置在农业直升机的控制台上，用于在人工操作下，对航拍摄像机构的航拍视野进行调节以使得航拍摄像机构的航拍视野仅包括单亩农田。
11.更具体地，在所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中，所述平台还包括：
12.航拍摄像机构，设置在农业直升机的底部，用于对农业直升机下方的农田执行航
拍操作，以获得对应的单亩航拍画面。
13.更具体地，在所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中，所述平台还包括：
14.高度测量机构，设置在航拍摄像机构的镜头附近，与所述镜头处于同一高度，用于采用两种不同的物理测量机制获得所述镜头的两种测量高度，并将所述两种测量高度的均值作为当前所在高度输出；
15.首端处理设备，设置在农业直升机的控制台内，与所述航拍摄像机构连接，用于对接收到的单亩航拍画面执行基于分布函数的直方图均衡处理，以获得对应的首端处理画面；
16.终端处理设备，设置在所述控制台内，与所述首端处理设备连接，用于对接收到的首端处理画面执行维纳滤波处理，以获得对应的终端处理画面；
17.白色辨识机构，与所述终端处理设备连接，用于获取所述终端处理画面中的每一个像素的亮度值，并将亮度值接近于255的像素作为棉花像素，将亮度值远离于255的像素作为其他像素；
18.产量分析机构，分别与所述高度测量机构和所述白色辨识机构连接，用于累计所述终端处理画面中棉花像素的总数，并基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量；
19.其中，基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量包括：在所述棉花像素的总数不变时，所述当前所在高度越高，计算的对应的单亩棉花产量越多；
20.其中，基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量包括：在所述当前所在高度不变时，所述棉花像素的总数越多，计算的对应的单亩棉花产量越多；
21.其中，将亮度值接近于255的像素作为棉花像素，将亮度值远离于255的像素作为其他像素包括：将亮度值在255到预设棉花亮度阈值之间的像素作为棉花像素，将亮度值255到预设棉花亮度阈值之外的像素作为其他像素；
22.其中，将亮度值在255到预设棉花亮度阈值之间的像素作为棉花像素，将亮度值255到预设棉花亮度阈值之外的像素作为其他像素包括：所述预设棉花亮度阈值的取值在128到255之间。
23.根据本发明的另一方面，还提供了一种应用农业直升机的单亩产量估算方法，所述方法包括使用一种如上述的应用农业直升机的单亩产量估算平台，用于在农业直升机上基于棉花颜色分布特征实现对下方单亩棉田的实时产量估算。
24.本发明的应用农业直升机的单亩产量估算平台运行智能、数据可靠。由于能够在农业直升机上采用基于亮度分析的棉花布局检测模式和双重测量机制结合的高精度高度测量模式完成对下方单亩棉田产量的现场估算，从而提升了棉田产量测量的便捷性。
附图说明
25.以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
26.图1为根据本发明实施方案示出的应用农业直升机所使用的农业直升机的外形结构图。
具体实施方式
27.下面将参照附图对本发明的应用农业直升机的单亩产量估算平台的实施方案进行详细说明。
28.农业飞机，是指专门为农业飞行制造或改装的“飞机”。农业飞行要求飞机有低空和超低空飞行能力，能在简易机场上起降，低速飞行性能好，结构坚实，价格较低；有良好的稳定性和操作性；驾驶员视野宽阔，使用维护方便，出勤率髙。
29.为满足这些性能要求，专用的农业飞机大多数是单发动机的活塞式飞机,总重在3吨以下。其仪表设备简单，采用固定式起落架。机上装有喷粉和喷雾设备，机翼上有增升装置以提高起降性能。以澳大利亚的“空中卡车”最为典型。该机总重1.8t，作业速度205km/h，装一台功率为224kw的活塞发动机。由于农业作业季节性强，专用飞机会闲置较长时间，因而有一类以农业飞机为主兼做运输飞行的多用途农业飞机。这类飞机除能满足农业飞机要求外，可改装做客货运输，一般起飞总重在3～5t，可搭乘旅客10～20人，中国的运5飞机属于这一类型。
30.当前，单亩棉田的棉花产量对后续制定棉花采集人数或者棉花采集机械数量具有关键参考意义，能够有效防止派发采集人员或者采集机械过多或者过少的场景发生。然而，当前对单亩棉田的棉花产量的估算或者基于人工模式现场测量或者基于历史产量进行粗略估算，前者费时费力，后者存在数据偏差。
31.为了克服上述不足，本发明搭建了一种应用农业直升机的单亩产量估算平台，能够有效解决相应的技术问题。
32.根据本发明实施方案示出的应用农业直升机的单亩产量估算平台包括：
33.视野调节机构，设置在农业直升机的控制台上，用于在人工操作下，对航拍摄像机构的航拍视野进行调节以使得航拍摄像机构的航拍视野仅包括单亩农田，其中，农业直升机的外形结构如图1所示。
34.接着，继续对本发明的应用农业直升机的单亩产量估算平台的具体结构进行进一步的说明。
35.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中还可以包括：
36.航拍摄像机构，设置在农业直升机的底部，用于对农业直升机下方的农田执行航拍操作，以获得对应的单亩航拍画面。
37.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中还可以包括：
38.高度测量机构，设置在航拍摄像机构的镜头附近，与所述镜头处于同一高度，用于采用两种不同的物理测量机制获得所述镜头的两种测量高度，并将所述两种测量高度的均值作为当前所在高度输出；
39.首端处理设备，设置在农业直升机的控制台内，与所述航拍摄像机构连接，用于对接收到的单亩航拍画面执行基于分布函数的直方图均衡处理，以获得对应的首端处理画面；
40.终端处理设备，设置在所述控制台内，与所述首端处理设备连接，用于对接收到的首端处理画面执行维纳滤波处理，以获得对应的终端处理画面；
41.白色辨识机构，与所述终端处理设备连接，用于获取所述终端处理画面中的每一个像素的亮度值，并将亮度值接近于255的像素作为棉花像素，将亮度值远离于255的像素
作为其他像素；
42.产量分析机构，分别与所述高度测量机构和所述白色辨识机构连接，用于累计所述终端处理画面中棉花像素的总数，并基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量；
43.其中，基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量包括：在所述棉花像素的总数不变时，所述当前所在高度越高，计算的对应的单亩棉花产量越多；
44.其中，基于所述棉花像素的总数和所述当前所在高度计算对应的单亩棉花产量包括：在所述当前所在高度不变时，所述棉花像素的总数越多，计算的对应的单亩棉花产量越多；
45.其中，将亮度值接近于255的像素作为棉花像素，将亮度值远离于255的像素作为其他像素包括：将亮度值在255到预设棉花亮度阈值之间的像素作为棉花像素，将亮度值255到预设棉花亮度阈值之外的像素作为其他像素；
46.其中，将亮度值在255到预设棉花亮度阈值之间的像素作为棉花像素，将亮度值255到预设棉花亮度阈值之外的像素作为其他像素包括：所述预设棉花亮度阈值的取值在128到255之间。
47.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中：
48.采用两种不同的物理测量机制获得所述镜头的两种测量高度，并将所述两种测量高度的均值作为当前所在高度输出包括：采用气压测量机制获得所述镜头的第一种测量高度。
49.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中：
50.采用两种不同的物理测量机制获得所述镜头的两种测量高度，并将所述两种测量高度的均值作为当前所在高度输出还包括：采用基于卫星定位数据的测量机制获得所述镜头的第二种测量高度。
51.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中：
52.采用气压测量机制获得所述镜头的第一种测量高度包括：对测量的气压进行数值转换以获得对应的测量高度并作为第一种测量高度。
53.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中：
54.采用基于卫星定位数据的测量机制获得所述镜头的第二种测量高度包括：基于卫星定位数据获得对应的经纬度数据，并基于对应的经纬度数据在预设电子地图内查找对应的高度以作为第二种测量高度。
55.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中还可以包括：
56.不间断供电机构，设置在农业直升机的控制台内，分别与所述首端处理设备、所述终端处理设备、所述白色辨识机构和所述产量分析机构连接；
57.其中，所述不间断供电机构用于分别对所述首端处理设备、所述终端处理设备、所述白色辨识机构和所述产量分析机构进行供电操作。
58.所述应用农业直升机的单亩产量估算平台中还可以包括：
59.地面通信设备，设置在农业直升机的机身上，与所述产量分析机构连接，采用dvb-t通信机制以将接收到的单亩棉花产量无线发送给地面工作站的服务器；
60.其中，所述首端处理设备、所述终端处理设备、所述白色辨识机构和所述产量分析机构分别为采用vhdl语言设计的可编程逻辑器件。
61.同时，为了克服上述不足，本发明还搭建了一种应用农业直升机的单亩产量估算方法，所述方法包括使用一种如上述的应用农业直升机的单亩产量估算平台，用于在农业直升机上基于棉花颜色分布特征实现对下方单亩棉田的实时产量估算。
62.另外，棉花是世界上最主要的农作物之一，产量大、生产成本低，使棉制品价格比较低廉。棉纤维能制成多种规格的织物，从轻盈透明的巴里纱到厚实的帆布和厚平绒，适于制作各类衣服、家具布和工业用布。棉织物坚牢耐磨，能够洗涤和在高温下熨烫，棉布由于吸湿和脱湿快速而使穿着舒服。如果要求保暖好，可通过拉绒整理使织物表面起绒。通过其他整理工序，还能使棉织物防污、防水、防霉；提高织物抗皱性能，使棉织物少烫甚至不需要熨烫；降低织物洗涤时的缩水，使缩水率不超过1％。
63.棉花产量最高的国家是中国、美国、印度、巴西、墨西哥、埃及、巴基斯坦、土耳其、阿根廷和苏丹。
64.棉花能制成各种规格的织物。棉织物坚牢耐磨，能洗涤并在高温下熨烫。棉布吸湿和脱湿快速而使穿着舒适。棉花的主副产品都有较高的利用价值，正如前人所说“棉花全身都是宝”。它既是最重要的纤维作物，又是重要的油料作物，也是含高蛋白的粮食作物，还是纺织、精细化工原料和重要的战略物资。因此，必须努力使棉花增产，搞好综合利用，增产增值，以增加棉农收入和满足国民经济发展多方面的需要。
65.限定了以上公开的形状等的记述是为了容易理解本发明而做的示例记述，不是用来限定本发明的，所以使用将它们的形状、材质等的限定的一部分或全部限定除外的部件名称的记载也包括在并本发明中。