一种农机作业质量自动评价方法、装置及电子设备

本技术涉及农业机械，尤其涉及一种农机作业质量自动评价方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、农机作业质量评价是精准农业管理的重要组成部分，通过对农机在田间作业过程中的实际覆盖情况进行量化评估，可以为作业调度、农资核算和农田精细化管理提供数据支撑。

2、现阶段通常采用轨迹缓冲区空间分析的方法进行作业质量评价，该类方法沿农机作业轨迹生成固定宽度的带状缓冲区，以缓冲区并集作为已作业区域的近似，通过对缓冲区进行空间运算来计算漏作业面积和重叠面积，从而获得漏作业率和重叠率等评价指标。然而，该类方法在地块边界不规则或农机作业路径非标准化的情况下，缓冲区并集与实际地块轮廓之间存在较大偏差，同时对于漏作业区域的识别完全依赖于缓冲区内部的几何空隙检测，缺乏与作业轨迹自身密度分布特征的有效关联，导致地头转弯等非作业区域易被误判为漏作业，而真正的漏作业区域又难以被准确定位。

技术实现思路

1、本技术提供一种农机作业质量自动评价方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中因轨迹缓冲区与实际地块轮廓偏差较大、漏作业识别缺乏与轨迹密度特征关联，导致作业质量评价准确性较低的缺陷，实现从作业轨迹数据中自动提取地块边界、利用噪声点映射定位漏作业区域、并自动完成综合质量评价。

2、第一方面，本技术提供一种农机作业质量自动评价方法，包括如下步骤：

3、获取农机的预设作业幅宽和作业轨迹数据，并根据预设作业幅宽对作业轨迹数据进行第一预设密度聚类处理，得到目标聚类簇以及初始噪声点集合；

4、基于预设多边形提取算法对目标聚类簇进行凹包边界提取，得到目标作业地块对应的凹包多边形边界；

5、根据凹包多边形边界和初始噪声点集合之间的空间包含映射关系确定漏作业区域；

6、根据作业轨迹数据、预设作业幅宽、预设重叠面积约束条件，确定超额重叠区域；

7、根据漏作业区域、超额重叠区域以及凹包多边形边界确定针对目标作业地块的综合质量评价结果。

8、在一种可能的实现方式中，根据预设作业幅宽对作业轨迹数据进行第一预设密度聚类处理，得到目标聚类簇以及初始噪声点集合，包括：

9、根据预设作业幅宽确定第一预设密度聚类处理对应的搜索邻域半径参数，并根据预设期望点密度确定第一预设密度聚类处理对应的邻域最小样本数参数；

10、根据搜索邻域半径参数和邻域最小样本数参数，对作业轨迹数据进行空间连通性检测；

11、将满足密度连通性特征的轨迹数据点聚合为目标聚类簇；

12、将未满足密度连通性特征的轨迹数据点归类为初始噪声点集合。

13、在另一种可能的实现方式中，基于预设多边形提取算法对目标聚类簇进行凹包边界提取，得到目标作业地块对应的凹包多边形边界，包括：

14、根据预设作业幅宽，确定预设多边形提取算法对应的凹包控制参数；

15、将目标聚类簇输入预设多边形提取算法，并结合凹包控制参数构建初始凹包多边形轮廓；

16、检测初始凹包多边形轮廓内部的空洞区域，将面积大于预设面积阈值的空洞区域保留为地块内非作业区域，并对面积小于或等于预设面积阈值的空洞区域进行填充处理，得到凹包多边形边界。

17、在另一种可能的实现方式中，根据凹包多边形边界和初始噪声点集合之间的空间包含映射关系确定漏作业区域，包括：

18、将初始噪声点集合中，落入任一凹包多边形边界内部，或者到最近凹包多边形边界的最短距离小于预设作业幅宽二分之一的噪声点，确定为疑似漏作业点；

19、对疑似漏作业点进行异常噪声源过滤处理，得到目标漏作业数据点集合；

20、对目标漏作业数据点集合进行第二预设密度聚类处理，得到漏作业区域；其中，第二预设密度聚类处理的搜索邻域半径参数小于预设作业幅宽。

21、在另一种可能的实现方式中，对疑似漏作业点进行异常噪声源过滤处理，得到目标漏作业数据点集合，包括：

22、获取每个疑似漏作业点的时间戳和瞬时速度；

23、将疑似漏作业点中，时间戳与相邻轨迹点的时间间隔大于预设时长阈值、且周围预设范围内不存在其他疑似漏作业点的点，确定为孤立噪声点并剔除；

24、将疑似漏作业点中，瞬时速度大于预设速度阈值的点，确定为非作业移动噪声点并剔除；

25、将经剔除后保留的疑似漏作业点作为目标漏作业数据点集合。

26、在另一种可能的实现方式中，预设重叠面积约束条件表征为预设作业幅宽的预设百分比；根据作业轨迹数据、预设作业幅宽以及预设重叠面积约束条件，确定超额重叠区域，包括：

27、根据作业轨迹数据中轨迹点的时序关系和航向变化特征，将各作业地块内的轨迹点划分为多条作业行；

28、对每条作业行分别生成宽度为预设作业幅宽的带状缓冲区；

29、计算相邻作业行的带状缓冲区之间的交集区域面积，作为实际重叠面积；

30、将实际重叠面积中，超出由预设重叠面积约束条件确定的合理搭接上限面积的部分，确定为超额重叠区域。

31、在另一种可能的实现方式中，根据漏作业区域、超额重叠区域以及凹包多边形边界确定针对目标作业地块的综合质量评价结果，包括：

32、根据漏作业区域的面积与凹包多边形边界的面积，确定漏作业率；

33、根据超额重叠区域的面积与凹包多边形边界的面积，确定超额重叠率；

34、根据凹包多边形边界的面积、漏作业区域的面积、超额重叠区域的面积，确定面积利用率；

35、对漏作业率、超额重叠率和面积利用率进行加权融合，得到综合质量评价结果。

36、在另一种可能的实现方式中，获取农机的预设作业幅宽和作业轨迹数据，包括：

37、通过定位设备获取农机的原始轨迹数据集；

38、对原始轨迹数据集执行预处理操作，得到作业轨迹数据，预处理操作包括：剔除异常轨迹点和补充缺失轨迹点；

39、根据农机的设备信息，从预设设备数据库中查询获取预设作业幅宽。

40、第二方面，本技术还提供一种农机作业质量自动评价装置，包括：获取单元和处理单元；

41、获取单元，用于获取农机的预设作业幅宽和作业轨迹数据；

42、处理单元，用于根据预设作业幅宽对作业轨迹数据进行第一预设密度聚类处理，得到目标聚类簇以及初始噪声点集合；

43、处理单元，还用于基于预设多边形提取算法对目标聚类簇进行凹包边界提取，得到目标作业地块对应的凹包多边形边界；

44、处理单元，还用于根据凹包多边形边界和初始噪声点集合之间的空间包含映射关系确定漏作业区域；

45、处理单元，还用于根据作业轨迹数据、预设作业幅宽、预设重叠面积约束条件，确定超额重叠区域；

46、处理单元，还用于根据漏作业区域、超额重叠区域以及凹包多边形边界确定针对目标作业地块的综合质量评价结果。

47、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的农机作业质量自动评价方法。

48、本技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的农机作业质量自动评价方法。

49、本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的农机作业质量自动评价方法。

50、本技术提供的一种农机作业质量自动评价方法、装置及电子设备，通过一次密度聚类处理同时产出聚类簇和噪声点集合，聚类簇经凹包边界提取形成面积评价基准，噪声点经空间映射和二次聚类转化为漏作业区域，再结合基于作业行的重叠分析区分合理搭接与超额重叠，最终在多维度指标加权融合下输出综合质量评价结果。由此，本技术仅需作业轨迹数据和作业幅宽两项输入，无需预先获取地块边界、无需额外加装传感器，即可自动完成从地块识别、漏作业定位、重叠区分到综合评分的全流程处理，显著提升了农机作业质量评价的自动化程度和评价结果的准确性。