一種農(nóng)藥噴灑速率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子檢測管理領(lǐng)域，尤其涉及一種農(nóng)藥噴灑速率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)的農(nóng)藥噴灑主要建立在人工噴灑模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)度緩慢，噴灑模式不夠精細(xì)，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(guān)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(biāo)，實時采集目標(biāo)狀態(tài)圖像，利用圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)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(xué)決策并自動控制完成施藥作業(yè)，最終設(shè)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(jī)器系統(tǒng)，運(yùn)用嵌入式控制系統(tǒng)為農(nóng)藥噴灑的準(zhǔn)確、高效、低耗、減少污染提供有力的理論和技術(shù)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(shù)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(jī)械推進(jìn)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)藥噴灑速率控制方法，通過引入攝像裝置對農(nóng)田實際狀況進(jìn)行拍攝，引入高精度的圖像處理裝置對農(nóng)田圖像進(jìn)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(shè)備自動進(jìn)行噴灑，本發(fā)明的噴灑系統(tǒng)設(shè)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(guān)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(jìn)行去霧霾化處理，拓寬了平臺的應(yīng)用范圍。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種農(nóng)藥噴灑速率控制方法，該方法包括下列步驟:I)提供位于機(jī)車上的農(nóng)藥噴灑速率控制平臺，所述平臺包括農(nóng)藥噴灑設(shè)備、圖像采集設(shè)備、霧霾處理設(shè)備、圖像處理設(shè)備和數(shù)字信號處理器，所述圖像采集設(shè)備用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述霧霾處理設(shè)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(shè)備用于對所述清晰化農(nóng)田圖像進(jìn)行圖像處理，所述數(shù)字信號處理器與所述農(nóng)藥噴灑設(shè)備和所述圖像處理設(shè)備分別連接，基于所述圖像處理結(jié)果控制所述農(nóng)藥噴灑設(shè)備的噴灑速率；2)操作所述平臺。
[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(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)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(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；固定橫桿，位于機(jī)車車尾，用于固定所述圖像采集設(shè)備和所述農(nóng)藥噴灑設(shè)備，其中所述圖像采集設(shè)備和所述農(nóng)藥噴灑設(shè)備處于同一高度上且水平相距預(yù)設(shè)距離；靜態(tài)存儲設(shè)備，預(yù)存所述預(yù)設(shè)距離，還用于預(yù)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(shè)備的噴灑速率的一一對照關(guān)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(shè)備還包括:存儲子設(shè)備，用于預(yù)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(yù)先存儲預(yù)設(shè)像素值閾值，所述預(yù)設(shè)像素值閾值取值在O到255之間；霧霾濃度檢測子設(shè)備，位于空氣中，用于實時檢測機(jī)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(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；區(qū)域劃分子設(shè)備，連接所述圖像采集設(shè)備以接收所述車后農(nóng)田圖像，對所述車后農(nóng)田圖像進(jìn)行灰度化處理以獲得灰度化區(qū)域圖像，還與存儲子設(shè)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(yīng)位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應(yīng)的彩色非天空子圖像；黑色通道獲取子設(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)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(shè)備，與所述存儲子設(shè)備連接以獲得預(yù)設(shè)像素值閾值，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述黑色通道獲取子設(shè)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(yù)設(shè)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(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述霧霾濃度檢測子設(shè)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(biāo)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(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)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(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)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(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)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(yīng)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(shè)備還包括:圖像平移子設(shè)備，連接所述霧霾處理設(shè)備以獲得所述清晰化農(nóng)田圖像，根據(jù)所述預(yù)設(shè)距離從所述圖像采集設(shè)備向所述農(nóng)藥噴灑設(shè)備一側(cè)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(shè)備，連接所述圖像平移子設(shè)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(dāng)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(yīng)的像素為綠色像素，當(dāng)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(yīng)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，