[发明专利]一种基于机器视觉的激光灭虫装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的激光灭虫装置与方法。基于机器视觉的激光灭虫装置由高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器和机器视觉系统组成，机器视觉系统和激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台车架的下方，激光发射器安装于激光发射器运动机构上。工作时，通过机器视觉系统获取车架下方的作物图像并对图像进行分析，对作物上的害虫进行识别与定位，然后通过激光发射器运动机构将激光发射器依次移动到害虫正上方的位置，垂直向下逐一发射激光束杀灭害虫。与现有技术相比，本发明通过垂直向下进行机器视觉图像识别定位与激光打击的方式消灭农作物上的害虫，具有无污染、灭虫效率高、自动化程度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种植保物理灭虫技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的激光灭虫装置与方法。

背景技术

我国蔬菜的生产和消费在世界上均居首位，蔬菜的播种面积和产量分别约占世界总量的40%和50%以上。随着农作物播种面积逐年扩大，病虫害的防治难度不断增加。我国农药使用量总体呈上升趋势，农药平均利用率仅为35%，约70%的农田受到不同程度污染。大部分农药通过径流、飘移等流失，污染土壤及水环境、影响农田生态环境安全。

人们迫切需要一种既能杀虫又无害的防治方式，目前实现这一目标的主要途径有生物工程和现代物理农业。常用的生物害虫防治方法有动物防治、以虫治虫、以菌治虫、激素治虫等，这些方法取得了一定的成效，但是由于技术等诸多因素的影响，不能达到令人满意的防治效果。物理防治方法目前应用较多是利用害虫的趋光和趋波特性，引诱害虫然后通过常压电网杀死害虫的频振式杀虫灯。但是在实际生产中,其他灯光、大风和低温等都会影响其诱杀效果，同时，这类灭虫方法多针对飞行类昆虫，对于直接危害作物的幼虫无法起到灭杀作用。

发明内容

本发明的目的在于针对目前农作物害虫防治中农药滥用、物理防治不足等问题，利用激光能量集中、能作用于害虫并在局部产生高热量杀灭害虫的特点，提出一种基于机器视觉的激光灭虫装置与方法。

为实现本发明的目的，本发明采取以下技术方案：一种基于机器视觉的激光灭虫装置，包括高地隙作业平台、激光发射器运动机构、激光发射器和机器视觉系统。所述的高地隙作业平台包括车架和一组车轮，用于实现田间行走功能。所述激光发射器运动机构安装在高地隙作业平台的车架下方，遵循笛卡尔坐标系，提供X、Y、Z三个方向的运动。所述激光发射器垂直向下安装于激光发射器运动机构上，在激光发射器运动机构的驱动下，可实现X、Y、Z三个方向的运动。所述激光发射器为半导体激光器，激光功率范围是1-10W。

所述机器视觉系统安装于高地隙作业平台上的车架的下方，由相机、红外滤光镜片、光源和视觉控制器组成，所述相机与光源垂直向下安装于高地隙作业平台车架的下方，红外滤光镜片安装在所述相机上，所述相机与所述视觉控制器相连，所述机器视觉系统用于获取高地隙作业平台下方作物及害虫的图像。所述相机为双目相机，可获取害虫目标的三维位置信息。所述红外滤光镜片与所述光源的工作波段相同，均为850nm，所述图像为850nm波段下的近红外图像，用于消除保护色影响，准确识别害虫。

本发明同时提拱一种基于机器视觉的激光灭虫方法：通过机器视觉系统获取高地隙作业平台下方的作物图像并对图像进行分析，当发现害虫时，获取害虫坐标，然后通过X、Y、Z三轴的激光发射器运动机构将激光发射器依次移动到害虫正上方的位置，通过垂直向下发射激光束杀灭害虫。所述的激光发射器移动到害虫正上方后，激光的发射时间为0.1-1s。