[发明专利]一种半自动移栽机的钵苗病害监测-剔苗系统与方法

说明书

本发明提供了一种半自动移栽机的钵苗病害监测‑剔苗系统与方法，属于农业机器人领域。本发明的钵苗病害监测‑剔苗系统包括钵苗全景信息平视获取装置和轻简收放式坏苗剔除装置，通过钵苗全景信息平视获取装置对下落钵苗全景信息的动态可靠捕获，钵苗病害复合检测过程中，由多部位‑多病害复杂特征的逐层深度学习训练，进而由钵苗RGB图像向多层分类线性图像固化模板的自输入和逐层比对，实现钵苗自由下落途中病苗的精准快速诊断，从而有效提高田间半自动移栽机的智能化作业水平。

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种半自动移栽机的钵苗病害监测-剔苗系统与方法。

背景技术

近年来，我国使用的栽植机械以半自动为主，在田间钵苗移栽作业中，病苗移栽后出现生长状况不良和病菌相互传播感染，进而影响产量并造成浪费。现有田间半自动移栽机钵苗检测技术，多数以在苗杯中加装光电、电磁等通断式传感反馈装置为主，通过通断信号触发反馈苗杯中钵苗有无和计数功能，但其检测指标单一，无法实现对病害苗诊断；目前所提出在落苗点处苗杯正上方加装高速摄像头俯视获取钵苗图像信息，检测钵苗的有无和叶片展幅，则存在投苗作业的空间干涉和视场遮挡突出问题，更无法由俯视实现苗杯内种苗的完整测量和病斑检测。由于田间半自动移栽作业速度快、频率高，农户无法对钵苗质量进行逐株检查，因此急需一种高效智能的钵苗信息检测系统，以保证移栽质量。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种半自动移栽机的钵苗病害监测-剔苗系统与方法，有效解决田间移栽作业中钵苗健康信息有效检测和病苗误栽等关键问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种半自动移栽机的钵苗病害监测-剔苗系统，包括钵苗全景信息平视获取装置和轻简收放式坏苗剔除装置；

所述钵苗全景信息平视获取装置包括激光对射传感器和RGB-D相机，激光对射传感器对称安装在漏斗内侧，RGB-D相机设置在导苗管一侧，且RGB-D相机正对的导苗管上设置开口Ⅱ；

导苗管另一侧倾斜固定轻简收放式坏苗剔除装置，所述轻简收放式坏苗剔除装置包括依次连接的驱动装置、伸缩杆和双侧边剔苗板，驱动装置还与直流电机相连，双侧边剔苗板底部固定压力传感器；轻简收放式坏苗剔除装置末端正对开口Ⅰ，开口Ⅰ设置在导苗管上，且开口Ⅰ的高度低于开口Ⅱ；

所述激光对射传感器、RGB-D相机、直流电机和压力传感器均与控制器进行信号传输。

上述技术方案中，所述开口Ⅰ和开口Ⅱ均为方形且尺寸相同，开口的高开口的宽其中H_m为适栽期钵苗统计的最大高度，d为导苗管直径，S₁为RGB-D相机与导苗管竖直中心线的水平距离。

上述技术方案中，所述钵苗全景信息平视获取装置还包括与控制器进行信号传输的补光灯，补光灯倾斜向下固定在导苗管内壁。

上述技术方案中，所述RGB-D相机固定在L形相机支架末端，L形相机支架固定在导苗管一侧。

一种半自动移栽机的钵苗病害监测-剔苗方法，包括下落钵苗RGB-D图像全景动态捕获方法、钵苗病害复合检测方法和病苗下落途中剔除方法；

所述下落钵苗RGB-D图像全景动态捕获方法，具体为：

1)完全张开的杯底盖在下落过程中阻断激光对射传感器光束，触发控制器的视场扫描倒计时信号，控制器开始同步计时间隔时间T₁和T₂，同时钵苗开始自由下落；

2)间隔时间T₁后，补光灯进行单次管内补光作业；

3)间隔时间T₂后，RGB-D相机进行单次钵苗视场扫描作业，RGB-D相机以设定的竖直视角[0，β]和水平视角[-α，+α]进行钵苗图像抓取，获得钵苗全景三维深度点云集A和二维RGB图像B；