[发明专利]一种基于图像和点云数据处理的采茶方法有效

专利信息
申请号: 202111537896.3 申请日: 2021-12-15
公开(公告)号: CN114190166B 公开(公告)日: 2023-05-02
发明(设计)人: 李杨;董春旺;陈建能;贾江鸣;张人天;王慕哲;刘中原 申请(专利权)人: 中国农业科学院茶叶研究所
主分类号: A01D91/04 分类号: A01D91/04;A01D46/04;G06T7/00
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 黄宗波
地址: 310008 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 图像 数据处理 采茶 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于图像和点云数据处理的采茶方法,涉及茶叶采摘技术领域。本发明的一种基于图像和点云数据处理的采茶方法,包括以下步骤:利用热像仪拍摄得到割刀和茶树树冠的热力图像,同时利用激光雷达扫描得到割刀和茶树树冠的点云信息,根据热力图像选取感兴趣区域S,计算得到感兴趣区域S内的嫩芽数量n;拟合得到茶树树冠的曲线,计算得到割刀和茶树树冠之间的距离d2;根据n以及d2进行判断,再对割刀位置进行调整,最后进行切割。本发明公开了一种基于图像和点云数据处理的采茶方法,通过热像仪和激光雷达对茶树树冠信息进行处理,同时调整割刀和茶树树冠之间的相对位置,从而能够有效的提高茶叶采摘的精度。

技术领域

本发明涉及茶叶采摘技术领域,尤其涉及一种基于图像和点云数据处理的采茶方法。

背景技术

我国是名副其实的茶叶种植和生产大国,2020年,全国干毛茶产量和产值分别达到298.60万吨和2626.58亿元,然而传统的茶叶生产多以家庭为单位,从茶叶的采摘到加工均以手工为主,属于劳动密集型产业。从茶叶采摘角度看,一方面由于人力采摘的成本高,增加了茶叶的生产成本;另一方面由于茶叶的采摘时间短,而人力采摘的效率较低,严重限制了茶叶的产量。目前,我国茶叶采摘和用工的矛盾已经成为茶叶产业发展的瓶颈,因此很多科技人员开始研究自动采茶装置来解决上述问题。

现有的采茶机按采摘方式不同可分为选择性采茶机和非选择性采摘机两类。其中,选择性采茶机主要用于名优茶的采摘,非选择性采摘机主要用于大宗茶的采摘。当今推广使用的采茶机大多都是针对大宗茶采摘鲜叶而生产的,其利用机械动力带动刀片运动,快速剪切并收集茶叶。这类采茶机具有采摘效率高,能降低劳动力成本和劳动强度,一定程度上缓解了采茶人工不足的矛盾。

采茶机虽能提高采摘效率,但其缺乏选择性,工作时不分老嫩,一刀切下,使得芽叶大小不一,完整性较差,而且对茶树的机械性损伤较大,同时采摘叶老嫩混杂,老梗老叶和破损叶片含量较高,一定程度上影响了采茶机的推广使用,自动化智能化的茶叶采摘机械是茶叶行业的迫切需求,为了提高新梢采摘的完整性和一致性,提高茶叶整体质量,发展出使用图像识别,对嫩芽进行选择然后进行采摘的,但是由于茶树老叶和嫩叶交互重叠,茶叶色差小,仅采用图像识别的方式依然不能解决采摘精度的问题。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的在于公开一种基于图像和点云数据处理的采茶方法,通过热像仪和激光雷达对茶树树冠信息进行处理,同时调整割刀和茶树树冠之间的相对位置,从而能够有效的提高茶叶采摘的精度。

具体的,本发明的一种基于图像和点云数据处理的采茶方法,包括以下步骤:

S1:利用热像仪拍摄得到割刀和茶树树冠的热力图像,同时利用激光雷达扫描得到割刀和茶树树冠的点云信息;

S2:根据拍摄得到的茶树树冠的热力图像中选取感兴趣区域S,同时计算得到感兴趣区域S内的嫩芽数量n;

S3:根据得到割刀和茶树树冠的点云信息,分别拟合得到茶树树冠的曲线,计算得到割刀和茶树树冠之间的距离d2;

S4:根据嫩芽数量n以及割刀和茶树树冠之间的距离d2进行判断,再对割刀位置进行调整,最后进行切割。

进一步,所述感兴趣区域S为矩形区域,位于割刀的正前方,宽度与割刀长度相同,所述感兴趣区域S的底部直线为割刀在茶树上的投影,前端直线和底部直线之间的距离为d1。

进一步,所述S2步骤中嫩芽数量利用深度学习中的目标检测算法YOLO-V5进行检测。

进一步,所述S4步骤中,当割刀位于茶树树冠上方时,d2为正值,且距离越远,值越大,当割刀位于茶树树冠下方时,d2为负值,且距离越远,值越小。

进一步,所述S4步骤的具体判断标准为:

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