[发明专利]一种茶树精细化栽培生育性状实时监测方法

权利要求书

1.一种茶树精细化栽培生育性状实时监测方法，其特征在于，基于在线定位的茶树活体生育特征数据采集装置进行实时数据采集，采集的数据通过无线通信方式传输到人工综合管理中心进行处理；

所采集的数据包括：

(1)利用定位机构采集当前的位置数据；

(2)利用高光谱成像传感器采集茶鲜叶光谱数据；

(3)利用超声波传感器测量茶鲜叶的平均生长高度；

人工综合管理中心依据以上数据结合离线建立的采摘判别模型，判别鲜茶叶采摘最佳时期；

采摘判别模型包括基于平均生长高度的度量新芽尺寸发育模型和基于高光谱图像数据的产量相关模型和品质相关模型；

产量相关模型包括芽数模型、干物重模型和百芽重模型；

品质相关模型包括理化品质模型；

理化品质模型体现高光谱图像数据与儿茶素类、茶多酚、氨基酸、咖啡碱含量的关系；

理化品质模型还体现高光谱图像数据与氮含量、微量元素含量的关系；

微量元素包括磷、钾、钙和锌。

2.根据权利要求1所述的茶树精细化栽培生育性状实时监测方法，其特征在于，在线定位的茶树活体生育特征数据采集装置的结构为：

在覆盖茶树种植区域的矩形的四个角点上分别设置四根竖直的支撑杆(2)；每一根支撑杆的顶端设有一个有色标识(3)；在该矩形的两条平行的长边上各设有一条导轨(1)；2条平行的导轨的两端各设有一个导轨枕(10)和一个限位器(11)；

机架(5)的底部设置的4个滑轮和用于驱动滑轮的电机(20)；电机工作时，驱动滑轮带动机架沿导轨滑动；机架上安装有2个与所述限位器配对使用的限位开关(17)；

全方位视觉传感器(9)固定在机架顶部设置的三角架(12)上；

机架上还设有计算机(7)、蓄电池(8)、超声波传感器(16)、光源(4)和无线发射器(14)；机架的顶部还通过悬垂向下的连接杆设置有一个高光谱传感器；计算机所采集的数据通过无线发射器传输到人工综合管理中心；

限位开关、蓄电池、超声波传感器、无线发射器、全方位视觉传感器和高光谱传感器均与计算机连接，电机受控于计算机；

连接杆包括伸缩机构和设置在伸缩机构下方的旋转夹持机构；伸缩机构和旋转夹持机构通过连接板(36)相连；

伸缩机构包括螺纹套筒(33)、设置在螺纹套筒内的螺纹轴(35)以及螺纹轴顶端设置的旋转把手(31)；螺纹套筒通过连接件固定板(43)固定在机架上；

螺纹套筒设有第一固定螺栓(34)；

旋转夹持机构包括固定在连接板(36)底部的方钢(42)和通过斜度固定板(40)和固定螺钉(41)安装在方钢上的夹持装置(37)；斜度固定板为扇形，斜度固定板上设有一个圆孔，斜度固定板通过该圆孔挂装在固定螺钉上；斜度固定板还设有弧形的定位孔(46)；夹持装置通过倾斜度调节支块(38)安装在斜度固定板上；倾斜度调节支块上设置的第二固定螺栓(39)穿过所述的定位孔(46)完成夹持装置的固定；

机架的顶部设有与蓄电池相连的太阳能电池板(6)；电机上设有电机编码器(19)；全方位视觉传感器通过USB线与计算机相连，电机编码器与计算机相连，机架的四周设有带毛毡胶带(45)的遮光布(44)。

3.根据权利要求2所述的茶树精细化栽培生育性状实时监测方法，其特征在于，基于有色标识和全方位视觉传感器的定位过程如下：

4个有色标识L1～L4在作业区周围形成的矩形长为a、宽为b；四个有色标识中的每相邻两个有色标识与全方位视觉传感器投影中心在全方位图像中的方位角θ₁～θ₄；根据几何学圆弧形成原理，由L1和L2有色标识点和上述方位角θ₁即圆心角形成弧S₁，同理，L2和L3、θ₂形成弧S₂，L3和L4、θ₃形成弧S₃，L3和L4，θ₄形成弧S₄，弧S₁～S₄分别两条相交，得出四个交点，4个交点坐标为：

XI1=b(c1+1/tanθ1)1+c12YI1=bc1(c1+1/tanθ1)1+c12;]]>其中c1=b/tanθ1-aa/tanθ2-b;]]>

XI2=b(c2+1/tanθ2)1+c22YI2=bc2(c2+1/tanθ2)1+c22,]]>其中c2=b/tanθ2-aa/tanθ3-b;]]>

XI3=b(c3+1/tanθ3)1+c32YI3=bc3(c3+1/tanθ3)1+c32,]]>其中c3=b/tanθ3-aa/tanθ4-b;]]>

XI4=b(c4+1/tanθ4)1+c42YI4=bc4(c4+1/tanθ4)1+c42,]]>其中c4=b/tanθ4-aa/tanθ1-b;]]>

得出交点重心坐标P(X₁，Y₁)，如下：

X1=(XI1+XI2+XI3+XI4)/4Y1=(YI1+YI2+YI3+YI4)/4;]]>

重心坐标P(X₁，Y₁)即全方位视觉传感器的在XOY平面(即茶园所在平面)中的坐标。