[发明专利]一种基于机器视觉的农产品种植分析管理系统

权利要求书

1.一种基于机器视觉的农产品种植分析管理系统，其特征在于：包括种植区域划分模块、西瓜成熟度检测分析模块、参数数据库、分析服务器和采摘终端，所述西瓜成熟度检测分析模块用于采用机器视觉技术检测种植区域内各西瓜的外形特征参数，并对检测的特征参数进行分析筛选符合成熟特征参数的西瓜，所述采摘终端用于对筛选的符合成熟特征参数的西瓜利用采摘机械手进行采摘；

所述种植区域划分模块用于根据西瓜种植区域的种植行列数按照平面网格化的方式进行划分，将西瓜种植区域划分为若干子区域，每个子区域对应一个西瓜，对种植区域的各西瓜按照预设的顺序进行编号，依次标记为1,2...i....n，各西瓜所属子区域对应的行列位置构成子区域位置集合S[s1(l,r),s2(l,r),…,si(l,r),…,sn(l,r)]，si(l,r)表示为第i个西瓜所属子区域对应的行列位置，l表示为种植区域的种植行数，l＝1,2...j....m,r表示为种植区域的种植列数，r＝1,2...k....g；

所述参数数据库存储成熟西瓜对应的外形特征参数，其包括体积、颜色色度临界值和表皮纹理清晰度，存储成熟西瓜各成熟度等级对应的西瓜表皮颜色色度值范围，存储各体积大小对应的西瓜重量预估值，并存储各采摘夹持力对应的西瓜重量阈值；

所述西瓜成熟度检测分析模块与种植区域划分模块连接，其包括西瓜外形特征参数获取模块、参数对比处理模块和成熟度分析模块，其各模块之间相互连接，参数对比处理模块与西瓜外形特征参数获取模块连接，成熟度分析模块与参数对比处理模块连接；

所述西瓜外形特征参数获取模块包括机器视觉检测终端，用于通过对西瓜进行图像采集处理分析获取其对应的外形特征参数，其中西瓜外形特征参数获取模块包括图像采集单元、图像处理单元和特征参数提取单元，所述图像采集单元利用图像传感器，采集各子区域对应的各西瓜的外形图像，并将采集的各西瓜的外形图像进行数字化，获取各西瓜的数字图像，同时将获取的各西瓜的数字图像发送至图像处理单元；所述图像处理单元将接收的各西瓜的数字图像输入到计算机，利用数字图像处理软件进行去噪、边缘检测和图像增强预处理操作，得到处理后的各西瓜数字图像，发送至特征参数提取单元；所述特征参数提取单元将处理后的各西瓜数字图像进行特征参数提取，其特征参数包括西瓜的体积、表皮颜色色度和表皮纹理清晰度，并将提取的特征参数发送至参数对比处理模块；

所述参数对比处理模块对接收的各西瓜的各特征参数，分别与参数数据库中成熟西瓜对应的体积大小、颜色色度临界值和表皮纹理清晰度进行对比，若接收的西瓜各特征参数均处在其对应的成熟参数数值内，则该西瓜为成熟西瓜，可以采摘，若接收的西瓜的各特征参数中有一项不满足其对应的成熟特征参数，则该西瓜为未成熟西瓜，不能采摘，参数对比处理模块对成熟的西瓜编号进行统计，并发送至成熟度分析模块，同时提取子区域位置集合中各西瓜所属子区域对应的行列位置，筛选各成熟西瓜编号对应的子区域行列位置，构成成熟西瓜所属子区域行列位置集合S_成熟[s1(l,r),s2(l,r),…,sf(l,r),…,sp(l,r)](p≤n)，sf(l,r)表示为第f个成熟西瓜所属子区域的行列位置，参数对比处理模块将成熟西瓜所属子区域行列位置集合发送至采摘终端；

同时，参数对比处理模块对成熟西瓜集合中各成熟西瓜对应的体积值，与参数数据库中西瓜各体积大小对应的西瓜重量预估值进行对比，筛选各成熟西瓜的体积对应的重量预估值，构成成熟西瓜重量集合W(w1,w2,…,wf,…,wp)wf表示为第f个成熟西瓜的重量预估值，参数对比处理模块将成熟西瓜重量集合发送至分析服务器；

所述成熟度分析模块接收参数对比处理模块发送的统计的成熟西瓜编号，提取参数数据库中成熟西瓜各成熟度等级对应的西瓜表皮颜色色度值范围，对每个成熟西瓜的表皮颜色色度与各成熟度等级对应的西瓜表皮颜色色度值范围进行对比，筛选成熟西瓜集合中各成熟西瓜对应的成熟等级，并发送至采摘终端；

所述分析服务器与西瓜成熟度检测分析模块连接，接收西瓜成熟度检测分析模块发送的成熟西瓜重量集合，提取参数数据库中各采摘夹持力对应的西瓜重量阈值，筛选成熟西瓜重量集合中各成熟西瓜的重量预估值对应的采摘夹持力，构成成熟西瓜采摘夹持力集合，并发送至采摘终端；

所述采摘终端包括采摘机械手，采摘终端分别与分析服务器和西瓜成熟度检测分析模块连接，接收分析服务器发送的成熟西瓜采摘夹持力集合，并接收西瓜成熟度检测分析模块发送的成熟西瓜所属子区域行列位置集合，根据接收的每个成熟西瓜所属子区域的行列位置和该成熟西瓜的采摘夹持力，调节采摘机械手的夹持力，使其处在该成熟西瓜的采摘夹持力范围内，并调整采摘机械手的移动方向和移动路径，使其移动到该成熟西瓜所属子区域的行列位置上进行采摘。