[发明专利]基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统及施药方法

说明书

本发明提出了一种基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统及施药方法，用于解决现有农作物自动化喷药技术的准确度差，造成农药浪费以及环境污染的技术问题。所述系统包括工业相机、微距相机、PC机、配方池、精准施药控制器和施药喷头，所述PC机分别与工业相机、微距相机、配方池和精准施药控制器相连接，配方池与精准施药控制器相连接，精准施药控制器与施药喷头相连接。本发明在病害种类识别和配方配制方面具有一定的优势，在识别小麦病害种类方面具有很好的效果，在基于病害严重程度给出配方方面具有较强优势，系统具有较强的适应性和较高的识别准确度。

技术领域

本发明涉及农业工程技术领域，特别是指一种基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统及施药方法。

背景技术

近年来，随着计算机技术的发展，精准施药机器人系统得到越来越多的关注。利用计算机图像处理及计算机视觉技术在农业生产中实现精准施药也逐步开展起来。数字图像处理算法在自动对准和自动识别方面具有很大的优势，是现代精准农业的基础和关键技术。根据精准施药的要求，作物行中心线的识别精准度会影响喷药喷头的对准精度，很容易造成农药的浪费或者污染环境；而病害种类识别的准确度及病害严重程度会对精准施药的效果产生很大的影响，准确判断病害种类才可以对症施药，确定病害严重程度会减少农药浪费，实行对量施药。而目前国内外也还没有通用的、适应性完全满足需求的精准施药算法，也没有能够实现上述功能的大型精准施药机械或者精准施药机器人。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统及施药方法，解决了现有农作物自动化喷药技术的准确度差，造成农药浪费以及环境污染的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统，包括工业相机、微距相机、PC机、配方池、精准施药控制器和施药喷头，所述PC机分别与工业相机、微距相机、配方池和精准施药控制器相连接，配方池与精准施药控制器相连接，精准施药控制器与施药喷头相连接。

优选地，所述PC机包括病害识别系统、作物行识别系统和配方专家系统，所述病害识别系统分别与微距相机、配方专家系统相连接，配方专家系统与配方池相连接，所述作物行识别系统分别与工业相机和精准施药控制器相连接。

一种基于小麦病害信息的精准配方施药机器人系统的施药方法，其步骤如下：

S1、利用工业相机采集小麦作物的图像，并将图像传输至PC机的作物行识别系统，得到施药喷头与作物行的偏差信息；

S2、利用微距相机获取小麦作物的叶片病害图像，并将叶片病害图像传输至PC机的病害识别系统，得到病害种类及病害程度；

S3、将步骤S2中的病害种类及病害程度传输至配方专家系统，通过配方专家系统给出农药种类以及喷药量后在配方池中进行配制，得到农药溶液；

S4、将步骤S1中的施药喷头与作物行的偏差信息传输至精准施药控制器，精准施药控制器控制施药喷头的位置将步骤S3中的农药溶液喷洒至病态的小麦作物上，实现了小麦作物的精准施药。

优选地，所述步骤S1中的将图像传输至PC机的作物行识别系统，得到施药喷头与作物行的偏差信息的方法为：

S11、利用图像处理方法对小麦作物的图像进行预处理，得到二值图像；

S12、利用形态学算法去除二值图像中行间和作物行上的小孔噪声，得到作物行骨架；

S13、利用基于定向处理的快速Hough变换算法对作物行骨架进行拟合，得到作物行的中心线；

S14、根据世界坐标系与图像坐标系的变换关系，通过计算作物行的中心线与图像中心的像素偏差距离，得出图像像素偏差所对应的实际地理偏差的大小，结合施药喷头与工业相机的位置信息，得到施药喷头与作物行的偏差信息。