本公开涉及农业机械设备智能化和点云技术处理领域，尤其涉及一种地空协同的果园参数检测方法和系统。
背景技术：
1、在现代农业中，快速且精确的采集果树参数能够提升农业生产效率，提高果树自动化管理程度；同时，精确的果树参数既能够更准确地定位疾病或害虫的发生区域，实施针对性的防治措施；也能够了解每棵果树的具体生长状况和需求，提高果树灌溉、施药、施肥的效率。
2、传统的果园点云数据的采集主要依赖于单一采集方式实现。但是，单一采集方式在面对复杂的果树种植环境时，由于采集角度等缘故往往难以实现全面采集。而果园点云数据的不完整性不仅影响了果树的三维重建的精度，也严重影响了果树参数的精确计算。
3、背景技术部分的内容仅仅是发明人个人所知晓的信息，并不代表上述信息在本公开申请日之前已经进入公共领域，也不代表其可以成为本公开的现有技术。
技术实现思路
1、本公开提供一种地空协同的果园参数检测方法和系统，用以避免上述技术问题中的至少一种。
2、第一方面，本公开提供一种地空协同的果园参数检测方法，所述方法应用于地空协同的果园参数检测系统中的中央控制装置，所述系统还包括分别与所述中央控制装置通信连接的地面采集装置和低空采集装置；所述方法包括：
3、控制所述低空采集装置采集目标果园的低空果树数据，根据所述低空果树数据确定所述目标果园的低空点云数据和全局果园地图，其中，所述低空采集装置的采集高度高于所述目标果园中的果树的高度、且与地面之间的高度小于预设高度阈值；
4、根据所述全局果园地图进行路径规划，得到果园地图路线，并控制所述地面采集装置基于所述果园地图路线采集所述目标果园的地面点云数据；
5、对所述低空点云数据和所述地面点云数据进行配准融合，得到完整果园点云数据，并根据所述完整果园点云数据计算所述目标果园中各果树各自对应的孔隙度；
6、根据所述各果树各自对应的孔隙度，从所述目标果园中确定孔隙度位于预设孔隙度区间之外的低空补充采集目标区域；
7、控制所述低空采集装置采集所述目标区域的补充采集点云数据，并根据所述补充采集点云数据计算得到所述目标区域的果树参数。
8、在一些实施例中，所述地面采集装置包括：履带车底盘，以及搭载于所述履带车底盘之上的第一铝材架、实时动态定位rtk模块、双自由度云台、雷达、地面惯性测量单元imu、主机，所述双自由度包括升降和俯仰；
9、其中，所述履带车底盘提供动力以控制地面采集装置在所述目标果园中行动；
10、所述第一铝材架包括竖直滑轨，所述竖直滑轨用于安装所述双自由度云台，以为双自由度云台提供升降轨道，所述第一铝材还安装所述主机的显示组件；
11、所述双自由度云台包括电机、所述雷达、所述imu，其中，所述电机用于控制所述双自由度云台的俯仰角度和升降，以为所述雷达提供采集高度和采集角度；
12、所述雷达、所述imu、所述rtk模块用于获取所述地面点云数据；
13、所述主机用于显示所述地面点云数据并将所述地面点云数据传输给所述中央控制装置。
14、在一些实施例中，所述双自由度云台包括两个升降电机，所述两个升降电机分别安装在所述第一铝材架的两条竖直滑轨上，其中，竖直滑轨为预设轨道长度，且每预设间隔长度设置有一个凹槽，所述双自由度云台连接的竖直滑轨的两侧的内部各安装有一个支撑卡扣，所述支撑卡扣适所述凹槽，所述支撑卡扣在伸出情况下支持所述双自由度云台向上移动，所述支撑卡扣包括计数器，当所述双自由度云台向上移动时所述支撑卡扣回收，触发所述计数器计数；
15、所述地面采集装置在初始状态下，所述双自由度云台位于竖直滑轨最底端，竖直滑轨为所述双自由度云台提供向上支撑力；
16、在采集所述地面点云数据过程中，若检测到所述雷达采集高度小于预设采集高度阈值时，控制所述支撑卡扣弹出，并计算所述雷达的目标采集高度，以每预设高度间隔为一个上升值，选取与所述目标采集高度最近的上升值控制所述升降电机移动，并控制所述计数器每所述预设高度计数，当所述计数器中的数值与所述采集高度对应的数值一致，则控制所述升降电机停止工作，以控制所述双自由度云台被所述支撑卡扣固定在竖直滑轨的相应位置；
17、当采集所述地面点云数据完成，控制所述支撑卡扣回收，以使得所述升降电机控制所述双自由度云台下降至竖直滑轨最低处。
18、在一些实施例中，所述双自由度云台搭载的所述雷达搭载部分、以及所述升降电机由旋转电机连接；所述方法还包括：
19、若采集所述地面点云数据时，所述雷达为采集俯仰角，且确定是由于所述采集俯仰角使得所述地面点云数据的稀疏程度大于预设程度阈值，则通过所述旋转电机控制所述双自由度云台调整所述雷达的俯仰角，以对所述地面点云数据进行补充采集，得到达到所述预设程度阈值的地面点云数据。
20、在一些实施例中，所述控制所述低空采集装置采集目标果园的低空果树数据，包括：控制所述低空采集装置基于弓字形飞行路径采集目标果园的低空果树数据；
21、以及，所述根据所述全局果园地图进行路径规划，得到果园地图路线，包括：根据启发式搜索算法进行全局弓字形全覆盖路径规划，得到所述果园地图路线。
22、在一些实施例中，所述对所述低空点云数据和所述地面点云数据进行配准融合，得到完整果园点云数据，包括：
23、基于所述地面点云数据构建基准点云集；
24、根据所述低空点云数据构建待配准点云集；
25、计算所述基准点云集与所述待配准点云集中任意两个点的几何距离；
26、以最小化所述几何距离的方差为迭代目标，对所述基准点云集和所述待配准点云集进行配准融合，得到所述完整果园点云数据。
27、在一些实施例中，所述根据所述完整果园点云数据计算所述目标果园中各果树各自对应的孔隙度，包括：
28、根据所述完整果园点云数据对所述目标果园的果树冠层进行体素化，得到多个体元；
29、计算得到所述多个体元的总投影面积、以及所述果树冠层的二维投影面积；
30、根据所述总投影面积和所述二维投影面积计算得到所述各果树各自对应的孔隙度。
31、在一些实施例中，所述根据所述各果树各自对应的孔隙度，从所述目标果园中确定孔隙度位于预设孔隙度区间之外的低空补充采集目标区域，包括：
32、从所述各果树各自对应的孔隙度中，确定小于所述预设孔隙度区间之外的至少一棵目标果树；
33、按照从零开始的顺序为所述至少一棵目标果树分配标识符，并将标识符和地理信息叠加至预设虚拟果园地图中，其中，所述完整果园点云数据包括所述地理信息；
34、从所述预设虚拟果园地图中提取所述至少一棵目标果树的标识符相应的坐标信息，以得到所述低空补充采集目标区域。
35、在一些实施例中，所述低空采集装置包括相机；所述控制所述低空采集装置采集所述目标区域的补充采集点云数据，包括：
36、针对所述至少一棵目标果树中的任意果树，确定所述任意果树的树冠中心；
37、在所述相机指向所述树冠中心的情况下，控制所述低空采集装置以所述树冠中心为圆心，通过循迹控制算法，实现对所述任意果树的环绕飞行，得到由所述相机采集到的目标图像数据，以得到所述补充采集点云数据。
38、第二方面，本公开还提供了一种地空协同的果园参数检测系统，所述系统包括：中央控制装置、地面采集装置、低空采集装置；其中，
39、所述中央控制装置分别与所述地面采集装置和所述低空采集装置通信连接；
40、所述中央控制装置用于执行如第一方面中任一项所述的方法。
41、本实施例提供了一种地空协同的果园参数检测方法和系统，其中，该方法应用于该系统中的中央控制装置，所述系统还包括分别与所述中央控制装置通信连接的地面采集装置和低空采集装置；所述方法包括：控制所述低空采集装置采集目标果园的低空果树数据，根据所述低空果树数据确定所述目标果园的低空点云数据和全局果园地图，其中，所述低空采集装置的采集高度高于所述目标果园中的果树的高度、且与地面之间的高度小于预设高度阈值；根据所述全局果园地图进行路径规划，得到果园地图路线，并控制所述地面采集装置基于所述果园地图路线采集所述目标果园的地面点云数据；对所述低空点云数据和所述地面点云数据进行配准融合，得到完整果园点云数据，并根据所述完整果园点云数据计算所述目标果园中各果树各自对应的孔隙度；根据所述各果树各自对应的孔隙度，从所述目标果园中确定孔隙度位于预设孔隙度区间之外的低空补充采集目标区域；控制所述低空采集装置采集所述目标区域的补充采集点云数据，并根据所述补充采集点云数据计算得到所述目标区域的果树参数。可以实现从多采集方式确定果树参数，从而可以提高确定果树参数的准确性和可靠性的技术效果。
1.一种地空协同的果园参数检测方法，其特征在于，所述方法应用于地空协同的果园参数检测系统中的中央控制装置，所述系统还包括分别与所述中央控制装置通信连接的地面采集装置和低空采集装置；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面采集装置包括：履带车底盘，以及搭载于所述履带车底盘之上的第一铝材架、实时动态定位rtk模块、双自由度云台、雷达、地面惯性测量单元imu、主机，所述双自由度包括升降和俯仰；
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双自由度云台包括两个升降电机，所述两个升降电机分别安装在所述第一铝材架的两条竖直滑轨上，其中，竖直滑轨为预设轨道长度，且每预设间隔长度设置有一个凹槽，所述双自由度云台连接的竖直滑轨的两侧的内部各安装有一个支撑卡扣，所述支撑卡扣适所述凹槽，所述支撑卡扣在伸出情况下支持所述双自由度云台向上移动，所述支撑卡扣包括计数器，当所述双自由度云台向上移动时所述支撑卡扣回收，触发所述计数器计数；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述双自由度云台搭载的所述雷达搭载部分、以及所述升降电机由旋转电机连接；所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述低空采集装置采集目标果园的低空果树数据，包括：控制所述低空采集装置基于弓字形飞行路径采集目标果园的低空果树数据；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述低空点云数据和所述地面点云数据进行配准融合，得到完整果园点云数据，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述完整果园点云数据计算所述目标果园中各果树各自对应的孔隙度，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述各果树各自对应的孔隙度，从所述目标果园中确定孔隙度位于预设孔隙度区间之外的低空补充采集目标区域，包括：
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述低空采集装置包括相机；所述控制所述低空采集装置采集所述目标区域的补充采集点云数据，包括：
10.一种地空协同的果园参数检测系统，其特征在于，所述系统包括：中央控制装置、地面采集装置、低空采集装置；其中，
