一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法技术

本发明专利技术公开了一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法。该发明专利技术以摄影测量学、空间几何学和机械设计学原理为基础，面向苹果树增产精准、高效估测的现实需求，设计了一种应用于苹果树观测的双目摄影测量装置及产量连续估算方法，通过定点定时观测获取目标苹果树的影像信息，进而通过立体影像解算和算法设计，确定待观测区苹果树果实的增产趋势及关键时间节点，从而为果园管理和施肥施水提供有效的科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法一、
本专利技术涉及一种苹果增产趋势估算方法，特别是一种利用双目摄影测量确定苹果增产趋势的估算方法。二、技术背景我国作为世界上最大的苹果生产国和消费国，苹果种植面积和产量均占世界总量的40%以上，在世界苹果产业中占有重要地位，因此，苹果的产量大小一直是种植户和管理者密切关注的问题。针对单棵苹果树的产量问题，传统的方式只是等果树果子成熟之后摘果称重来确定果树产量，这种估算方式工作量过大，成本较高，且对于果树果子成熟之后的产量确定意义不大。针对成片的苹果树密集区域，比如黄土高原、渤海湾、黄河故道和西南冷凉高地等苹果四大产区，传统的果树产量确定方式存在着较大的不足和滞后性，亟需一种快捷、实用的果树产量确定方法。很显然，目前已有的技术方法难以实现苹果树产量的快速测算，而如何通过开发或设计新的技术方法进行苹果增产估算是一个很有意义且值得研究的课题。随着遥感和摄影测量技术的发展及推广应用，无损、快捷和经济的摄影测量手段为苹果树产量估测的实现提供了一种可能的途径。就目前已有的摄影测量技术来看，虽然有较大的技术进步，但是缺乏苹果树观测的系统性和可行性，仍然存在较大缺陷和不足，亟需一种高效、快捷的苹果树增产估算系统性解决方案。三、
技术实现思路
为了克服和改进已有技术手段在苹果树增产计算中的不足和局限性，本专利技术提出了一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法。本专利技术的目的是这样实现的：（1）将特定区域的同品种同龄苹果树被划归为一个监测单元，对于目标区域的苹果园进行分组管理，根据果园监测单元的苹果树特征，选择一棵最能代表该单元树特征的苹果树作为监测对象；（2）根据摄影测量学、空间几何学和机械设计学原理，设计一种应用于苹果树观测的双目摄影测量装置及产量估算方法，根据待观测苹果树特征，确定双目摄影测量系统安置位置，并完成设备调校，定点定时获取目标苹果树的影像信息；（3）通过定点定时观测获取目标苹果树的影像信息，进而通过影像解算和算法设计，确定苹果树果实增产趋势和关键时间节点，从而为果园管理和施肥施水提供准确的科学依据。本项专利技术与现有技术手段相比，具有以下优点：（1）利用双目摄影测量系统对苹果树进行观测，成本投入低，可大大减少人工成本；（2）可极大减少传统测定方法的工作量，实现定点定位观测，灵活高效，极大缩短了测量时间；（3）通过分组管理，确定不同分组苹果树的增产关键时间节点，从而为果园科学管理提供有效支持。四、附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1为基于双目摄影测量系统的苹果树观测示意图，其中，P为目标苹果树，B为摄影基线长。图2为苹果体积拟合原理图。图3为苹果增产趋势示意图，其中，t1为苹果增产由快速增长到缓慢增长的拐点，t2为苹果增产稳定点。五、具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。利用双目摄影测量进行苹果增产估算的技术方法，在理论上有较强的依据性，在实践操作上有较强的可行性。如图1所示，本专利技术提供了一种双目摄影测量苹果增产趋势估算的方法，具体包括如下步骤：步骤S1，对于目标区域的苹果园进行分组管理，特定区域的同品种同龄苹果树被划归为一个监测单元，并假定每个单元内苹果树棵树为p，树种类型为m，果树年龄为n，其中，根据监测单元树种组成，确定p取值为大于0的整数，m取值为大于等于1的整数，n取值为大于0的整数；步骤S2，根据果园监测单元的苹果树特征，选择一棵最能代表该单元树特征的苹果树作为监测对象，在苹果树坐果期，确定被监测对象苹果果实总量A和摄影测量装置位置可见的苹果果实量a，其中，a中只包含整果可见和遮挡小于半果的果实数量，而遮挡超过果实一半的不考虑在内；步骤S3，根据待观测苹果树特征，确定双目摄影测量系统安置位置，双目摄影测量系统主要包括两个特制数码相机、两个任意旋转且能固定的连接件、两个支撑和固定装置以及用于相机控制、数据存储和数据传输的装置，其中，数码相机经过严格检校，支撑和固定装置用于确定数码相机位置，连接件用于连接数码相机和支撑架，且用于辅助和调节数码相机成像，并完成设备调校，定点定时获取目标苹果树的影像信息；步骤S4，利用数学模型①和②，其中，（）为目标点的物方空间坐标，（）为其一数码相机摄影中心S1的空间坐标，（）为其二数码相机摄影中心S2的空间坐标，（）是由目标点在摄影中心S1坐标系下空间坐标，（）是由目标点在摄影中心S2坐标系下空间坐标，N1、N2为点投影系数，为摄影基线B在辅助坐标系中分解的X轴上的分量，计算待观测目标点的物方空间坐标；步骤S5，利用空间距离公式，求算任意空间两点的几何长度；步骤S6，如图2所示，建立以苹果中心为圆心的切面坐标系，利用数学模型③，其中，V为待观测苹果的体积，x为苹果切面水平方向的几何长度，y为苹果切面垂直方向的几何长度，计算待观测苹果体积；步骤S7，利用数学模型④，其中，为待观测苹果品种的密度，估算整个监测单元苹果树产量值；步骤S8，通过观测周期内的定点定时观测，及时准确获取苹果园监测单元的苹果产量M，以此绘制苹果产量随时间的变化趋势，如图3所示，确定苹果增产关键时间节点，比如，苹果由最快增产到缓慢生长的转折时间点，从而为科学施肥和施水提供数据支撑。在本实施例中，观测时，两个数码相机的摄影基线B固定且已知，通过调节连接件，保证两个数码相机可以完整且准确地获取目标树的影像信息，观测周期为一天，每天上午10点之前完成观测。在本实施例中，在进行苹果树监测单元分组时，苹果树年龄n采取龄级差的方式赋值，一般以3-5年为龄级差递增，不够龄级差的按“加1”计算。在本实施例中，观测周期从苹果树坐果开始，从完成苹果采摘结束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法，其特征在于，根据摄影测量学、空间几何学和机械设计学原理，设计一种应用于苹果树观测的双目摄影测量装置及产量估算方法，通过定点定时观测获取目标苹果树的影像信息，进而通过影像解算和算法设计，确定苹果树果实增产趋势和关键时间节点，从而为果园管理和施肥施水提供准确的科学依据。/n

【技术特征摘要】
1.一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法，其特征在于，根据摄影测量学、空间几何学和机械设计学原理，设计一种应用于苹果树观测的双目摄影测量装置及产量估算方法，通过定点定时观测获取目标苹果树的影像信息，进而通过影像解算和算法设计，确定苹果树果实增产趋势和关键时间节点，从而为果园管理和施肥施水提供准确的科学依据。


2.根据权利要求1所述的一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法，其特征在于，双目摄影测量系统主要包括两个特制数码相机、两个任意旋转且能固定的连接件、两个支撑和固定装置以及用于相机控制、数据存储和数据传输的装置，其中，数码相机经过严格检校，支撑和固定装置用于确定数码相机位置，连接件用于连接数码相机和支撑架，且用于辅助和调节数码相机成像。


3.根据权利要求2所述的一种双目摄影测量系统，其特征是：观测时，两个数码相机的摄影基线B固定且已知，通过调节连接件，保证两个数码相机可以完整且准确地获取目标树的影像信息，观测周期为一天，每天上午10点之前完成观测。


4.根据权利要求1所述的一种双目摄影测量苹果增产趋势估算方法，其特征是：
步骤1），对于目标区域的苹果园进行分组管理，特定区域的同品种同龄苹果树被划归为一个监测单元，并假定每个单元内苹果树棵树为p，树种类型为m，果树年龄为n，其中，根据监测单元树种组成，确定p取值为大于0的整数，m取值为大于等于1的整数，n取值为大于0的整数；
步骤2），根据果园监测单元的苹果树特征，选择一棵最能代表该单元树特征的苹果树作为监测对象，在苹果树坐果期，确定被监测对象苹果果实总量A和摄影测量装置位置可见的苹果果实量a，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金成，于强，张青峰，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61