[发明专利]用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法

说明书

本发明公开了一种用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法，包括：获取收割机前方作物的点云数据，将点云数据从极坐标转换到世界坐标系内；建立感兴趣区，将感兴趣区以外的点云数据剔除；去除点云数据中的噪音点；基于少量第一控制点并采用Delaunay不规则三角网生成法建立数字表面模型；基于少量第二控制点采用Delaunay不规则三角网生成法建立数字地面模型；将数字表面模型减去数字地面模型，得到冠层高度模型，进而获得冠层高度。本发明可以探测收获机械前方冠层高度、地面高度，为收获机械割台高度的智能控制提供数据依据。

技术领域

本发明属于智能化农业生产领域，具体涉及一种用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法。

背景技术

当前收割机作业过程中的谷粒损失率约为2％～4％，割台高度对谷粒损失率影响很大。为了减少谷粒损失率，作业人员需要根据作物的冠层高度和地面高度不断调整操纵杆。根据作物冠层高度、地面高度等信息实现割台高度的自动控制，可减轻作业人员工作量，提高控制精度。农业上常借助激光雷达技术，对作物冠层高度进行快速、无损和准确的测量，当前的测量手段主要有高空遥感、固定位置地面雷达和无人机载雷达，然而这些方法均未不能用于收获机械的实时控制。目前用于割台高度控制的常用信息采集方法包括采用超声波和仿形机构。采用超声波测量作物冠层高度时超声波容易受到干扰，测量精度和可靠性不高。仿形机构主要用于感知地面起伏变化情况，作为割台高度控制依据，无法检测作物冠层高度。

因此，需要研究作物冠层高度、地面高度在线估算方法，为收获机械割台高度的智能控制提供数据依据，增强联合收割机对不同地形、不同品种、不同生长状况的作物的适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法，本用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法可以估算收获机械前方冠层高度、地面高度，为收获机械割台高度的智能控制提供数据依据。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种用于收获机械割台高度自动控制的冠层高度在线探测方法，包括以下步骤：

(1)、通过激光雷达获取收割机前方作物的点云数据，将激光雷达输出的点云数据从极坐标转换到世界坐标系内；

(2)、建立感兴趣区，将感兴趣区以外的点云数据剔除；

(3)、去除点云数据中的噪音点；

(4)、将步骤(3)获得的点云数据所在坐标系O-XYZ的XOY水平面划分为多个尺寸一致的单元格，以每个单元格为底面，建立多个直方体，在每个直方体内分别寻找高程值最大的点云，将寻找到的点云均作为第一控制点，将所有第一控制点映射到XOY平面上，基于XOY平面上的第一控制点并采用Delaunay不规则三角网生成法建立数字表面模型；

(5)、将步骤(3)获得的点云数据所在坐标系O-XYZ的XOY水平面划分为多个尺寸一致的单元格，以每个单元格为底面，建立多个直方体，在每个直方体内分别寻找高程值最小的点云，将寻找到的点云作为第二控制点，将所有第二控制点映射到XOY平面上，基于XOY平面上的第二控制点并采用Delaunay不规则三角网生成法建立数字地面模型；

(6)、将数字表面模型减去数字地面模型，得到冠层高度模型，进而获得冠层高度。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述的步骤(1)具体包括：

将激光雷达安装在收割机中间位置，分别建立激光雷达坐标系O_L-X_LY_LZ_L和收割机坐标系O_V-X_VY_VZ_V；