農(nóng)藥噴灑速率控制平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子檢測管理領域，尤其涉及一種農(nóng)藥噴灑速率控制平臺。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有技術的農(nóng)藥噴灑主要建立在人工噴灑模式的基礎上，進度緩慢，噴灑模式不夠精細，對操作人員的人身造成危害，已經(jīng)不能滿足大面積農(nóng)作物種植的需求，不能滿足以人為本的人文關懷的需求。需要一種農(nóng)藥噴灑速率電子化噴灑模式，替代現(xiàn)有的人工噴灑模式，為農(nóng)田的耕作者和農(nóng)業(yè)管理部門提供方便。
[0003]研宄農(nóng)藥噴灑速率電子化控制的目的是以旱田作物，例如棉花、小麥和玉米，為施藥目標，實時采集目標狀態(tài)圖像，利用圖像處理技術對圖像進行分析與處理，對何時噴灑農(nóng)藥、噴灑多少劑量的農(nóng)藥做出科學決策并自動控制完成施藥作業(yè)，最終設計并建立出一套適用于大面積農(nóng)田農(nóng)藥噴灑的智能化機器系統(tǒng)，運用嵌入式控制系統(tǒng)為農(nóng)藥噴灑的準確、高效、低耗、減少污染提供有力的理論和技術支持。但是，在建立這樣的系統(tǒng)時，如果不考慮霧霾天氣對檢測圖像的影響，得到的噴灑數(shù)據(jù)必然出現(xiàn)誤差。
[0004]因此，需要一種新的農(nóng)藥噴灑速率控制的技術方案，能夠?qū)崟r獲取被噴灑區(qū)域的農(nóng)作物生長狀況，根據(jù)農(nóng)作物生長狀況確定噴灑的速率，能夠采用機械推進的方式，提高農(nóng)藥噴灑的效率，還能夠克服各種霧霾天氣對速率控制帶來的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)藥噴灑速率控制平臺，通過引入攝像裝置對農(nóng)田實際狀況進行拍攝，引入高精度的圖像處理裝置對農(nóng)田圖像進行圖像平移、劃分、濾波和分析，基于綠色像素數(shù)量占據(jù)圖像總像素的比例，確定農(nóng)藥的噴灑劑量，控制噴灑設備自動進行噴灑，本發(fā)明的噴灑系統(tǒng)設置在車載平臺上，極大地提高了農(nóng)藥的噴灑效率，適合大面積的農(nóng)藥噴灑，更關鍵的是，還根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對各種霧霾天氣下采集的圖像進行去霧霾化處理，拓寬了平臺的應用范圍。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種農(nóng)藥噴灑速率控制平臺，所述平臺位于機車上，包括農(nóng)藥噴灑設備、圖像采集設備、霧霾處理設備、圖像處理設備和數(shù)字信號處理器，所述圖像采集設備用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述霧霾處理設備用于去除所述車后農(nóng)田圖像中的霧霾成分以獲得清晰化農(nóng)田圖像，所述圖像處理設備用于對所述清晰化農(nóng)田圖像進行圖像處理，所述數(shù)字信號處理器與所述農(nóng)藥噴灑設備和所述圖像處理設備分別連接，基于所述圖像處理結果控制所述農(nóng)藥噴灑設備的噴灑速率。
[0007]更具體地，所述農(nóng)藥噴灑速率控制平臺還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；固定橫桿，位于機車車尾，用于固定所述圖像采集設備和所述農(nóng)藥噴灑設備，其中所述圖像采集設備和所述農(nóng)藥噴灑設備處于同一高度上且水平相距預設距離；靜態(tài)存儲設備，預存所述預設距離，還用于預存第一比例閾值、第二比例閾值和比例速率對照表，所述比例速率對照表列舉了圖像中綠色比例與所述農(nóng)藥噴灑設備的噴灑速率的一一對照關系，所述綠色比例為圖像中綠色像素數(shù)量占據(jù)總像素數(shù)量的比例；所述霧霾處理設備還包括:存儲子設備，用于預先存儲天空上限灰度閾值和天空下限灰度閾值，所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值用于分離出圖像中的天空區(qū)域，還用于預先存儲預設像素值閾值，所述預設像素值閾值取值在O到255之間；霧霾濃度檢測子設備，位于空氣中，用于實時檢測機車所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在O到I之間；區(qū)域劃分子設備，連接所述圖像采集設備以接收所述車后農(nóng)田圖像，對所述車后農(nóng)田圖像進行灰度化處理以獲得灰度化區(qū)域圖像，還與存儲子設備連接，將所述灰度化區(qū)域圖像中灰度值在所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值之間的像素識別并組成灰度化天空子圖案，從所述灰度化區(qū)域圖像分割出所述灰度化天空子圖案以獲得灰度化非天空子圖像，基于所述灰度化非天空子圖像在所述巡邏區(qū)域圖像中的對應位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應的彩色非天空子圖像；黑色通道獲取子設備，與所述區(qū)域劃分子設備連接以獲得所述彩色非天空子圖像，針對所述彩色非天空子圖像中每一個像素，計算其R，G，B三顏色通道像素值，在所述彩色非天空子圖像中所有像素的R，G，B三顏色通道像素值中提取一個數(shù)值最小的顏色通道像素值所在的顏色通道作為黑色通道；整體大氣光值獲取子設備，與所述存儲子設備連接以獲得預設像素值閾值，與所述區(qū)域劃分子設備和所述黑色通道獲取子設備分別連接以獲得所述車后農(nóng)田圖像和所述黑色通道，將所述車后農(nóng)田圖像中黑色通道像素值大于等于預設像素值閾值的多個像素組成待檢驗像素集，將所述待檢驗像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設備，與所述區(qū)域劃分子設備和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，對所述車后農(nóng)田圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設備，與所述區(qū)域劃分子設備、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，將I減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述車后農(nóng)田圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述車后農(nóng)田圖像中每一個像素的像素值包括所述車后農(nóng)田圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成清晰化農(nóng)田圖像；所述圖像處理設備還包括:圖像平移子設備，連接所述霧霾處理設備以獲得所述清晰化農(nóng)田圖像，根據(jù)所述預設距離從所述圖像采集設備向所述農(nóng)藥噴灑設備一側平移所述清晰化農(nóng)田圖像，并從平移后的圖像中切除平移出所述清晰化農(nóng)田圖像輪廓的圖像部分，以獲得噴灑區(qū)域圖像；圖像劃分子設備，連接所述圖像平移子設備以接收所述噴灑區(qū)域圖像，計算所述噴灑區(qū)域圖像中每一個像素的綠色分量值在亮度值中所占的比例數(shù)值，當所述比例數(shù)值大于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應的像素為綠色像素，當所述比例數(shù)值小于等于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應的像素為非綠色像素，基于綠色像素和非綠色像素將所述噴灑區(qū)域圖像二值化，以輸出二值化噴灑圖像；圖像濾波子設備，連接所述圖像劃