树木抚育方法、装置、系统、电子设备及存储介质与流程

本公开涉及计算机技术领域，具体涉及一种树木抚育方法、装置、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

在林业抚育领域，当树木生长到一定阶段时需要对树木进行剪枝抚育工作以使树木更好地生长。在进行修枝抚育时需要计算树木所需修剪的高度信息，而不同龄期的树木所需修剪的高度也有所区别，比如低龄林所需修剪高度较低，而中龄林所需修剪高度则相对较高。现有技术中，树木修剪高度通常是由人工对每棵需要进行修枝抚育的树木进行测量得到其高度，进而计算目标树木所需修剪高度，进一步将此修枝高度信息输入修枝设备中完成对树木的修枝工作。采用这种传统的获取修枝高度的方法，需要人工进行测量、读取和计算高度信息，耗费了大量的人力物力，自动化程度较低，效率低下并且精确度较低。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种树木抚育方法、装置、系统、电子设备及存储介质。

第一方面，本公开实施例中提供了一种树木抚育方法。

具体的，所述树木抚育方法，包括：

获取目标树木的传感数据，所述传感数据至少包括图像数据；

根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

进一步地，所述根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据，包括：

根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度；

根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

进一步地，所述根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业，包括：

获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度；

在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止所述树木自动抚育装置对所述目标树木的作业。

进一步地，所述获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度，包括：

利用设置在所述树木自动抚育装置上的测距模块获取所述树木自动抚育装置距离地面的高度。

第二方面，本公开实施例提供了一种树木抚育系统，包括：智能设备和树木自动抚育装置，所述智能设备上设置有传感器；其中，

所述智能设备利用所述传感器获取目标树木的传感数据，所述传感数据至少包括图像数据；

所述树木自动抚育装置接收所述传感数据，并根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

所述树木自动抚育装置还根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

进一步地，所述智能设备为树木抚育人员携带的智能终端设备或者智能可穿戴设备。

进一步地，所述树木自动抚育装置根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度，并根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

进一步地，所述树木自动抚育装置在作业过程中获取距离地面的高度，并在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止对所述目标树木的作业。

进一步地，所述树木自动抚育装置利用测距模块获取距离地面的高度。

第三方面，本公开实施例提供了一种树木抚育系统，包括：智能设备和树木自动抚育装置，所述智能设备上设置有传感器；其中，

所述智能设备利用所述传感器获取目标树木的传感数据，并根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

所述树木自动抚育装置接收所述抚育决策数据，并根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

进一步地，所述智能设备为树木抚育人员携带的智能终端设备或者智能可穿戴设备。

进一步地，所述智能设备根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度，并根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

进一步地，所述树木自动抚育装置在作业过程中获取距离地面的高度，并在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止对所述目标树木的作业。

进一步地，所述树木自动抚育装置利用测距模块获取距离地面的高度。

第四方面，本公开实施例提供了一种树木抚育装置，包括：

获取模块，被配置为获取目标树木的传感数据，所述传感数据至少包括图像数据；

确定模块，被配置为根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

作业模块，被配置为根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

进一步地，所述确定模块，包括：

第一确定子模块，被配置为根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度；

第二确定子模块，被配置为根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

进一步地，所述作业模块，包括：

第一获取子模块，被配置为获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度；

停止子模块，被配置为在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止所述树木自动抚育装置对所述目标树木的作业。

进一步地，所述树木自动抚育装置距离地面的高度由所述树木自动抚育装置上的测距模块确定。

所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。

在一个可能的设计中，树木抚育装置的结构中包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条支持树木抚育装置执行上述第一方面中树木抚育方法的计算机指令，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的计算机指令。所述树木抚育装置还可以包括通信接口，用于树木抚育装置与其他设备或通信网络通信。

第五方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器；其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现第一方面所述的方法步骤。

第六方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储树木抚育装置所用的计算机指令，其包含用于执行上述第一方面中树木抚育方法所涉及的计算机指令。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例通过获取目标树木的传感数据，并自动根据传感数据确定至少包括目标树木高度数据的抚育决策数据，并以所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。通过本公开这种方式，无需人工对目标树木高度进行测量，而是利用目标树木的传感数据确定至少包括其高度数据的抚育决策数据，进而由树木自动抚育装置对目标树木进行作业，大大节省了人力物力，提高了效率和作业精确度，有利于推进林业抚育自动化。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出根据本公开一实施方式的树木抚育方法的流程图；

图2示出根据图1所示实施方式的步骤s102的流程图；

图3示出根据本公开一实施方式的步骤s103的流程图；

图4示出根据本公开一实施方式的树木抚育系统的结构框图；

图5示出根据本公开一实施方式的树木抚育装置的结构框图；

图6示出根据本公开一实施方式的确定模块502的结构框图；

图7示出根据本公开一实施方式的作业模块503的结构框图；

图8是适于用来实现根据本公开一实施方式的树木抚育方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1示出根据本公开一实施方式的树木抚育方法的流程图。如图1所示，所述树木抚育方法包括以下步骤s101-s103：

在步骤s101中，获取目标树木的传感数据，所述传感数据至少包括图像数据；

在步骤s102中，根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

在步骤s103中，根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

本实施例中，目标树木可以是人工森林、园林等处生长的树木，例如杉树、棕榈树、马尾松等等。抚育决策数据可以由树木自动抚育装置执行，进而对目标树木进行作业。树木自动抚育装置可以是一种自动对树木实施抚育策略的设备，其可以在控制模块的控制下在森林中自动寻找抚育目标树木，并根据上述抚育决策数据对目标树木实施抚育策略。树木自动抚育装置可以是对目标树木进行修枝作业的设备，其可以在寻找到目标树木后，攀爬到目标树木树干上进行修枝。

树木自动抚育装置在对目标树木的自动作业过程中，可以根据目标树木的传感数据所确定的抚育决策数据执行相应的抚育策略。目标树木的传感数据可以通过带有传感器的智能设备获取。所述传感器可以是图像传感器、距离传感器等中的一种或多种。例如，通过智能设备上的摄像头确定图像数据。具体地，通过双目摄像头分别拍摄的两帧图像数据。所述传感数据包括双目摄像头的图像数据和双目摄像头的参数(例如，两个摄像头的间距)。又例如，通过摄像头获取图像数据，基于图像数据和摄像头距离目标树木的距离，确定目标树木的真实高度。所述传感数据包括图像数据和摄像头距离目标树木的距离信息。还例如，通过摄像头获取图像数据，基于图像数据和比例尺信息，确定目标树木的真实高度。所述传感数据包括图像数据和比例尺信息。智能设备可以为树木抚育工作人员携带的智能终端设备(例如手机、平板等)或者智能可穿戴设备(智能头盔、智能眼镜、智能手表等)，还可以是在目标设备周围预先安装的摄像头设备等传感器。在获取了目标树木的传感数据后，可以通过对传感数据进行分析处理，至少确定目标树木的抚育高度。例如，基于所述双目摄像头分别获取的图像数据和双目摄像头的两个摄像头拍摄时的角度差异确定所述目标树木的高度。进一步地，基于树木的形态和目标树木的高度，确定抚育高度。所述抚育高度可以是在目标树木执行抚育的高度和/或对目标树木执行抚育的最大高度。例如，对于修枝抚育而言，抚育高度可以是指示树木自动抚育装置攀爬到目标树木的哪个位置开始修枝，和/或指示树木自动抚育装置在修枝过程中最大修枝到哪个高度为止等。可以理解的是，树木自动抚育装置在对目标树木作业过程中，目标树木的抚育高度可以仅是形成抚育决策的其中一个参数，除了抚育高度，还可以考虑其他因素对目标树木进行抚育，在此不做限制。

本公开实施例通过获取目标树木的传感数据，并自动根据传感数据确定至少包括目标树木高度数据的抚育决策数据，并以所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。通过本公开这种方式，无需人工对目标树木高度进行测量，而是利用目标树木的传感数据确定至少包括其高度数据的抚育决策数据，进而由树木自动抚育装置对目标树木进行作业，大大节省了人力物力，提高了效率和作业精确度，有利于推进林业抚育自动化。

在本实施例的一个可选实现方式中，如图2所示，所述步骤s102，即根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据的步骤，进一步包括以下步骤s201-s202：

在步骤s201中，根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度；

在步骤s202中，根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

在本实施例的一个可选实现方式中，所获取的目标树木的图像数据可以是整个目标树木的图像数据，或者目标树木待抚育部分的部分图像数据。通过目标树木的图像数据以及获取图像数据的相机参数等，可以解算出目标树木的真实高度，之后再根据所述图像数据确定所述目标树木的形态(如树皮的纹理、树木粗细、树冠占树高的比例等等)，再根据所述目标树木的形态以及真实高度确定抚育高度。例如对于修枝抚育设备，通过传感数据确定目标树木的真实高度为l，而通过图像数据中的形态确定该目标树木为低龄林，则可以确定修剪高度(也即抚育高度)l/3，若该目标树木为中龄林，则可以确定修剪高度(也即抚育高度)为l/2。通过这种方式可以通过目标树木的传感数据确定目标树木的抚育高度。

在本实施例的一个可选实现方式中，如图3所示，所述步骤s103，即根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业的步骤，进一步包括以下步骤s301-s302：

在步骤s301中，获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度；

在步骤s302中，在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止所述树木自动抚育装置对所述目标树木的作业。

该可选的实现方式中，抚育高度为对目标树木进行抚育的最大高度。树木自动抚育装置在目标树木的抚育过程中，随着抚育作业的执行，会沿着目标树木的树干往上攀爬。在树木自动抚育装置距离地面的高度达到抚育高度时，停止对目标树木的作业。树木自动抚育装置距离地面的高度可以根据树木自动抚育在目标树木上的攀爬速度以及攀爬时间确定，还可以通过距离测量模块确定。通过这种方式，可以利用抚育高度控制树木自动抚育设备的作业流程，防止树木自动抚育装置因攀爬高度超过目标树木而掉落下来的情况。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述步骤s301，即获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度的步骤，进一步包括以下步骤：

利用设置在所述树木自动抚育装置上的测距模块获取所述树木自动抚育装置距离地面的高度。

该可选的实现方式中，可以在树木自动抚育装置上设置测距模块，实时测量树木自动抚育装置与地面的距离，如果距离达到抚育高度，则树木自动抚育装置停止工作。例如，在修枝作业过程中，树木自动抚育装置的下方可以设置一激光测距传感器，树木自动抚育装置在目标树木的树干上向上攀爬的过程中，可以向地面发射激光，并接收地面的反射激光，进而根据发射激光和反射激光之间的时间差计算得到树木自动抚育装置距离地面的高度。

图4示出根据本公开一实施方式的树木抚育系统的结构框图。如图4所示，该树木抚育系统包括：智能设备401和树木自动抚育装置402，所述智能设备401上设置有传感器4011。其中，

所述智能设备401利用所述传感器4011获取目标树木的传感数据；

所述树木自动抚育装置402接收所述传感数据，并根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

所述树木自动抚育装置402还根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

本实施例中，智能设备401可以是便携式智能终端设备，例如手机平板等，也可以是头戴式智能设备，例如智能头盔、智能眼镜和智能手环，还可以是智能摄像头等。智能设备401可以是树木抚育人员随身携带的智能设备，也可以是固定安装在林木中的摄像头。智能设备401上设置有传感器4011，传感器4011可以在智能设备401的控制下获取目标树木的传感数据。传感器4011在获得目标树木的传感数据后将其发送给树木自动抚育装置402。树木自动抚育装置402可以根据传感数据确定目标树木的抚育决策数据，并根据该抚育决策数据对目标树木进行作业。在一些实施例中，所述基于所述传感数据确定目标树木的抚育决策数据可以由智能设备401执行，并将所述抚育决策数据发送给所述树木自动抚育装置402。

树木自动抚育装置可以包括：控制模块、移动模块以及抚育执行模块；其中，所述控制模块用于根据目标树木的传感数据确定至少包括目标树木的抚育高度的抚育决策数据；控制模块还根据抚育决策数据控制移动模块移动，以在目标树木上进行攀爬等运动，控制模块还根据抚育决策数据控制抚育执行模块在目标树木的抚育高度处执行抚育作业和/或停止抚育作业。

移动模块可以根据控制模块输出的控制信号将所述树木自动抚育装置移动到所述待抚育树木周围的预定位置处，并沿着目标树木向上或者向下攀爬；移动模块的机械实现结构可以是带驱动轮或履带等能够移动的装置，还可以是能够承载树木自动抚育设备的移动小车等，具体实现方式可根据实际情况而定，在此不做限制。

抚育执行模块可以根据控制模块输出的控制信号对目标树木执行抚育策略。抚育策略例如可以包括修剪抚育策略或间伐抚育策略。抚育执行模块的机械实现结构可以是带有修剪刀具、砍伐刀具或锯条的机械臂结构等，抚育执行模块还可以是直接固定在框架上的刀具或锯条，框架可以包围固定在树干或树枝上，刀具或锯条可以在框架所固定的位置处进行修剪或砍伐。抚育执行模块的具体实现结构可以根据实际情况设定，在此不做限制。

树木自动抚育装置根据传感数据对目标树木作业的具体流程可以参考上述对树木抚育方法的描述，在此不再赘述。

根据本公开另一实施方式的树木抚育系统包括：智能设备和树木自动抚育装置，所述智能设备上设置有传感器。其中，所述智能设备利用所述传感器获取目标树木的传感数据，并根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；所述树木自动抚育装置接收所述抚育决策数据，并根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

智能设备可以是便携式智能终端设备，例如手机平板等，也可以是头戴式智能设备，例如智能头盔、智能眼睛和智能手环，还可以是智能摄像头等。智能设备可以是树木抚育人员随身携带的智能设备，也可以是固定安装在林木中的摄像头。智能设备上设置有传感器，传感器可以在智能设备的控制下获取目标树木的传感数据。智能设备在利用传感传感器获得目标树木的传感数据后，可以根据传感数据确定目标树木的抚育决策数据，并将该抚育决策数据传送给树木自动抚育装置，由树木自动抚育装置根据该抚育决策数据对目标树木进行作业。

智能设备根据传感数据确定抚育决策数据的过程可以参考上述对树木抚育方法的描述，在此不再赘述。

树木自动抚育装置可以包括：控制模块、移动模块以及抚育执行模块；其中，所述控制模块用于根据抚育决策数据控制移动模块移动，以在目标树木上进行攀爬等运动，控制模块还根据抚育决策数据控制抚育执行模块在目标树木的抚育高度处执行抚育作业和/或停止抚育作业。

移动模块可以根据控制模块输出的控制信号将所述树木自动抚育装置移动到所述待抚育树木周围的预定位置处，并沿着目标树木向上或者向下攀爬；移动模块的机械实现结构可以是带驱动轮或履带等能够移动的装置，还可以是能够承载树木自动抚育设备的移动小车等，具体实现方式可根据实际情况而定，在此不做限制。

抚育执行模块可以根据控制模块输出的控制信号对目标树木执行抚育策略。抚育策略例如可以包括修剪抚育策略或间伐抚育策略。抚育执行模块的机械实现结构可以是带有修剪刀具、砍伐刀具或锯条的机械臂结构等，抚育执行模块还可以是直接固定在框架上的刀具或锯条，框架可以包围固定在树干或树枝上，刀具或锯条可以在框架所固定的位置处进行修剪或砍伐。抚育执行模块的具体实现结构可以根据实际情况设定，在此不做限制。

树木自动抚育装置根据抚育决策数据对目标树木作业的具体流程可以参考上述对树木抚育方法的描述，在此不再赘述。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。

图5示出根据本公开一实施方式的树木抚育装置的结构框图，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。如图5所示，所述树木抚育装置包括获取模块501、确定模块502和作业模块503：

获取模块501，被配置为获取目标树木的传感数据；

确定模块502，被配置为根据所述传感数据确定所述目标树木的抚育决策数据；其中所述抚育决策数据至少包括所述目标树木的抚育高度；

作业模块503，被配置为根据所述抚育决策数据对所述目标树木进行作业。

在本实施例的一个可选实现方式中，如图6所示，所述确定模块502包括第一确定子模块601和第二确定子模块602：

第一确定子模块601，被配置为根据所述传感数据确定所述目标树木的形态以及真实高度；

第二确定子模块602，被配置为根据所述目标树木的形态以及真实高度确定所述目标树木的抚育高度。

在本实施例的一个可选实现方式中，如图7所示，所述作业模块503包括第一获取子模块701和停止子模块702：

第一获取子模块701，被配置为获取树木自动抚育装置对所述目标树木进行作业过程中距离地面的高度；

停止子模块702，被配置为在距离地面的高度达到所述抚育高度时，停止所述树木自动抚育装置对所述目标树木的作业。

在本实施例的一个可选实现方式中，所述树木自动抚育装置距离地面的高度由设置在所述树木自动抚育装置上的测距模块获取，并发送给所述第一获取子模块。本实施例提出的树木抚育装置与图1所示实施例及相关实施例中提出的树木抚育方法对应一致，具体细节可参见上述对树木抚育方法的描述，在此不再赘述。

图8是适于用来实现根据本公开实施方式的树木抚育方法的电子设备的结构示意图。

如图8所示，电子设备800包括中央处理单元(cpu)801，其可以根据存储在只读存储器(rom)802中的程序或者从存储部分808加载到随机访问存储器(ram)803中的程序而执行上述图1所示的实施方式中的各种处理。在ram803中，还存储有电子设备800操作所需的各种程序和数据。cpu801、rom802以及ram803通过总线804彼此相连。输入/输出(i/o)接口805也连接至总线804。

以下部件连接至i/o接口805：包括键盘、鼠标等的输入部分806；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分807；包括硬盘等的存储部分808；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分809。通信部分809经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器810也根据需要连接至i/o接口805。可拆卸介质811，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器810上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分808。

特别地，根据本公开的实施方式，上文参考图1描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在及其可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行图1的方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分809从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质811被安装。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，路程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施方式中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施方式中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。