一种用于土壤检测的数据处理方法及装置与流程

本发明实施例涉及土壤检测技术领域，具体涉及一种用于土壤检测的数据处理方法及装置。

背景技术：

土壤机械组成(土壤颗粒组成)是土壤中矿物质颗粒各级的百分比率，它反映了土壤矿物质颗粒的大小和数量状况，影响着土壤对水、气、养分的含量、保持、供应与热状况、耕作性能、发苗性、宜种性等生产性能，且对土壤基本性质和形成环境的评价有着重要的现实意义。在近年国内大面积开展的土壤环境状况调查工作中，需要进行大量样品的土壤机械组成测定。

目前国内现行土壤机械组成测定方法的标准为“ly/t1225-1999森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定”和“ny/t1121.3-2006土壤检测第3部分：土壤机械组成的测定”，这两个标准中包含了密度计法(或称比重法)和吸管法两种方法。相比吸管法，密度计法操作相对更简便、测定成本更低、精度稍低但基本够用，因此在大部分检测机构的土壤机械组成样品测定过程中，密度计法使用率要高得多，是目前最主流的土壤机械组成测定方法。

现阶段，由于密度计法依然是一个非常耗时、手工操作难以精确把控(实际操作中要求较高)、检测通量过小(单人每批次一般为6-8个样品)的方法。因此，申请人进行了系列的土壤检测自动化方案研究，通过使用自动化或半自动化仪器来替代之前完全的手工操作，可以很大程度上减少实验人员工作时间和工作强度，大大提高实验精度和准确定，同时还可以实现比原有手工操作方法大几倍的检测通量，目前对于开发的自动化土壤检测方案中获取的图像数据文件缺少进行数据处理获得土壤质地名称的技术方案，本申请的技术方案是申请人研究的系列土壤检测自动化方案中的数据处理部分。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种用于土壤检测的数据处理方法及装置，通过自动化获取图像数据文件，基于现有的图像识别技术，实现对沉降筒的数据读取和分析，无需人工值守，并可保证实验环节的高度一致性和可重复性，远优于人工实验的方式，提高土壤检测数据处理结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于土壤检测的数据处理方法，包括：

数据接收：获取在若干个时间采集段内拍摄的沉降筒中的系列土壤检测图像数据文件，将所述图像数据文件按照时间采集点进行排序；

数据分组：将所述图像数据文件按照沉降筒来源进行分组，使来源于同一个沉降筒的图像数据文件形成一个子文件组，使同一个沉降筒不同时间采集段的子文件组形成一个总文件组；

范围限定：对所述图像数据文件按照包括的数据类型进行数值范围限定；

数据提取：对分组后的图像数据文件形成的子文件组进行数据提取，将每个子文件组中的图像数据文件的图像转化为数值，使同一个沉降筒的图像数据文件提取的所述数值形成一个数组；

数据运算：将不同时间采集段的同一个沉降筒的读数形成的若干数组进行数据运算，得出过程数值，再将对应于所述沉降筒的大于0.25mm的颗粒烘干称量所得重量数据填入数据运算界面，获得各粒级土壤颗粒含量；

名称划分：根据各粒级土壤颗粒含量采用土壤质地三角图的自动化制作方法划分土壤质地名称；

数据输出：将所述土壤质地名称输出，获得土壤检测的数据处理结果。

作为用于土壤检测的数据处理方法的优选方案，所述图像数据文件采用摄像机进行获取，图像数据文件的格式为jpg、png、tif或gif中的一种或多种；

将土壤质地名称输出的土壤检测的数据处理结果存储为excel软件格式。

作为用于土壤检测的数据处理方法的优选方案，所述数据类型包括沉降筒编号、密度计读数和温度计读数，所述沉降筒编号的数值范围为0-99，密度计读数数值范围为0-60，温度计读数数值范围为0-35℃。

作为用于土壤检测的数据处理方法的优选方案，根据土壤密度计校正表，采用温度计读数对密度计读数进行修正。

作为用于土壤检测的数据处理方法的优选方案，对所述图像数据文件的图像转化为数值的大小进行监测，当转化的数值超出数值范围限定时进行报错提醒。

作为用于土壤检测的数据处理方法的优选方案，所述数据运算过程中采用密度计法。

本发明实施例还涉及一种用于土壤检测的数据处理装置，包括：

数据接收模块，用于获取在若干个时间采集段内拍摄的沉降筒中的系列土壤检测图像数据文件；

文件排序模块，用于将获取的图像数据文件按照时间采集点进行排序；

数据分组模块，用于将图像数据文件按照沉降筒来源进行分组，使来源于同一个沉降筒的图像数据文件形成一个子文件组，使同一个沉降筒不同时间采集段的子文件组形成一个总文件组；

范围限定模块，用于对图像数据文件按照包括的数据类型进行数值范围限定；

数据提取模块，用于对分组后的图像数据文件形成的子文件组进行数据提取，将每个子文件组中的图像数据文件的图像转化为数值，使同一个沉降筒的图像数据文件提取的所述数值形成一个数组；

数据运算模块，用于将不同时间采集段的同一个沉降筒的读数形成的若干数组进行数据运算，得出过程数值，再将对应于所述沉降筒的大于0.25mm的颗粒烘干称量所得重量数据填入数据运算界面，获得各粒级土壤颗粒含量；

名称划分模块，用于根据各粒级土壤颗粒含量采用土壤质地三角图的自动化制作方法划分土壤质地名称；

数据输出模块，用于将所述土壤质地名称输出，获得土壤检测的数据处理结果。

作为用于土壤检测的数据处理装置的优选方案，所述数据接收模块中，图像数据文件采用摄像机进行获取，图像数据文件的格式为jpg、png、tif或gif中的一种或多种；

所述数据输出模块中，将土壤质地名称输出的土壤检测的数据处理结果存储为excel软件格式；

所述范围限定模块中，数据类型包括沉降筒编号、密度计读数和温度计读数，所述沉降筒编号的数值范围为0-99，密度计读数数值范围为0-60，温度计读数数值范围为0-35℃。

作为用于土壤检测的数据处理装置的优选方案，还包括数据修正模块，所述数据修正模块根据土壤密度计校正表，采用温度计读数对密度计读数进行修正。

作为用于土壤检测的数据处理装置的优选方案，还包括数据提醒模块，所述数据提醒模块对所述图像数据文件的图像转化为数值的大小进行监测，当转化的数值超出数值范围限定时进行报错提醒。

本发明实施例具有如下优点：本发明技术方案通过数据接收、数据分组、范围限定、数据提取、数据运算、名称划分和数据输出，可得到土壤检测所需数据，无需人工值守，并可保证实验环节的高度一致性和可重复性，远优于人工实验的方式，提高土壤检测数据处理结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例中提供的一种用于土壤检测的数据处理方法流程图；

图2为本发明实施例中提供的一种用于土壤检测的数据处理装置示意图；

图中：1、数据接收模块；2、文件排序模块；3、数据分组模块；4、范围限定模块；5、数据提取模块；6、数据运算模块；7、名称划分模块；8、数据输出模块；9、数据修正模块；10、数据提醒模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

周知的，本发明实施例中涉及的密度计法(或称比重法)和吸管法两种方法，具体的，可以参见土壤机械组成测定方法的标准“ly/t1225-1999森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定”和“ny/t1121.3-2006土壤检测第3部分：土壤机械组成的测定”。

周知的，本发明实施例中涉及的三角图的自动化制作方法，可以参考：郭彦彪,戴军,冯宏等.土壤质地三角图的规范制作及自动查询[j].土壤学报,2013,50(06):1221-1225.

具体的，参见图1，本发明实施例提供一种用于土壤检测的数据处理方法，包括以下步骤：

s1：数据接收：获取在若干个时间采集段内拍摄的沉降筒中的系列土壤检测图像数据文件，将所述图像数据文件按照时间采集点进行排序；

s2：数据分组：将所述图像数据文件按照沉降筒来源进行分组，使来源于同一个沉降筒的图像数据文件形成一个子文件组，使同一个沉降筒不同时间采集段的子文件组形成一个总文件组；

s3：范围限定：对所述图像数据文件按照包括的数据类型进行数值范围限定；

s4：数据提取：对分组后的图像数据文件形成的子文件组进行数据提取，将每个子文件组中的图像数据文件的图像转化为数值，使同一个沉降筒的图像数据文件提取的所述数值形成一个数组；

s5：数据运算：将不同时间采集段的同一个沉降筒的读数形成的若干数组进行数据运算，得出过程数值，再将对应于所述沉降筒的大于0.25mm的颗粒烘干称量所得重量数据填入数据运算界面，获得各粒级土壤颗粒含量；

s6：名称划分：根据各粒级土壤颗粒含量采用土壤质地三角图的自动化制作方法划分土壤质地名称；

s7：数据输出：将所述土壤质地名称输出，获得土壤检测的数据处理结果，将土壤质地名称输出的土壤检测的数据处理结果存储为excel软件格式。

用于土壤检测的数据处理方法的一个实施例中，所述图像数据文件采用摄像机进行获取，图像数据文件的格式为jpg、png、tif或gif中的一种或多种。采用配置有高清摄像头的摄像机在规定的时间采集段内拍摄沉降筒，形成土壤检测图像数据文件，图像数据文件的格式可以是任意一种方便进行数据提取的格式，比如常见的.jpg、.png、.gif或.gif的图像文件。

用于土壤检测的数据处理方法的一个实施例中，所述数据类型包括沉降筒编号、密度计读数和温度计读数，所述沉降筒编号的数值范围为0-99，密度计读数数值范围为0-60，温度计读数数值范围为0-35℃。通过预先给定数据类型及数据类型的数值范围，当对图像数据文件进行图形数据提取时，方便进行预警和提醒。通过对所述图像数据文件的图像转化为数值的大小进行监测，当转化的数值超出数值范围限定时进行报错提醒，保证图像数据文件提取的数据数值的准确性。

用于土壤检测的数据处理方法的一个实施例中，根据土壤密度计校正表，采用温度计读数对密度计读数进行修正。具体的，土壤密度计校正表参见ly/t1225-1999森林土壤颗粒组成(机械组成)的测定中的表四。数据运算过程中采用密度计法。密度计法适用于分析粒径小于0.075mm的土样，若试样中含有大于0.075mm的粒径时，联合使用密度计法和筛析法。密度计法是将一定质量的试样加入4％浓度的六偏磷酸钠10ml，混合成1000ml的悬液，并使悬液中的土粒均匀分布。此时悬液中不同大小的土粒下沉速度快慢不一。一方面根据斯笃克(stokes,g.g,1845)定律计算悬液中不同大小土粒的直径，另一方面用密度计测定其相应不同大小土粒质量的百分数。

参见图2，本发明实施例还涉及一种用于土壤检测的数据处理装置，包括：

数据接收模块1，用于获取在若干个时间采集段内拍摄的沉降筒中的系列土壤检测图像数据文件；

文件排序模块2，用于将获取的图像数据文件按照时间采集点进行排序；

数据分组模块3，用于将图像数据文件按照沉降筒来源进行分组，使来源于同一个沉降筒的图像数据文件形成一个子文件组，使同一个沉降筒不同时间采集段的子文件组形成一个总文件组；

范围限定模块4，用于对图像数据文件按照包括的数据类型进行数值范围限定；

数据提取模块5，用于对分组后的图像数据文件形成的子文件组进行数据提取，将每个子文件组中的图像数据文件的图像转化为数值，使同一个沉降筒的图像数据文件提取的所述数值形成一个数组；

数据运算模块6，用于将不同时间采集段的同一个沉降筒的读数形成的若干数组进行数据运算，得出过程数值，再将对应于所述沉降筒的大于0.25mm的颗粒烘干称量所得重量数据填入数据运算界面，获得各粒级土壤颗粒含量；

名称划分模块7，用于根据各粒级土壤颗粒含量采用土壤质地三角图的自动化制作方法划分土壤质地名称；

数据输出模块8，用于将所述土壤质地名称输出，获得土壤检测的数据处理结果。

用于土壤检测的数据处理装置的一个实施例中，所述数据接收模块1中，图像数据文件采用摄像机进行获取，图像数据文件的格式为jpg、png、tif或gif中的一种或多种。所述数据输出模块8中，将土壤质地名称输出的土壤检测的数据处理结果存储为excel软件格式。所述范围限定模块4中，数据类型包括沉降筒编号、密度计读数和温度计读数，所述沉降筒编号的数值范围为0-99，密度计读数数值范围为0-60，温度计读数数值范围为0-35℃。

用于土壤检测的数据处理装置的一个实施例中，还包括数据修正模块9，所述数据修正模块9根据土壤密度计校正表，采用温度计读数对密度计读数进行修正。

用于土壤检测的数据处理装置的一个实施例中，还包括数据提醒模块10，所述数据提醒模块10对所述图像数据文件的图像转化为数值的大小进行监测，当转化的数值超出数值范围限定时进行报错提醒。

本发明实施例通过在若干个时间采集段内拍摄的沉降筒中的系列土壤检测图像数据文件并按照时间采集点进行排序，将图像数据文件按照沉降筒来源进行分组，使来源于同一个沉降筒的图像数据文件形成一个子文件组，使同一个沉降筒不同时间采集段的子文件组形成一个总文件组，对图像数据文件按照包括的数据类型进行数值范围限定，对分组后的图像数据文件形成的子文件组进行数据提取，将每个子文件组中的图像数据文件的图像转化为数值，使同一个沉降筒的图像数据文件提取的所述数值形成一个数组，将不同时间采集段的同一个沉降筒的读数形成的若干数组进行数据运算，得出过程数值，再将对应于所述沉降筒的大于0.25mm的颗粒烘干称量所得重量数据填入数据运算界面，获得各粒级土壤颗粒含量，根据各粒级土壤颗粒含量采用土壤质地三角图的自动化制作方法划分土壤质地名称，将土壤质地名称输出，获得土壤检测的数据处理结果，本发明技术方案可得到土壤检测所需数据，无需人工值守，并可保证实验环节的高度一致性和可重复性，远优于人工实验的方式，提高土壤检测数据处理结果的准确性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。