[發(fā)明專利]基于圖像處理的葡萄水分脅迫檢測設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510026901.2
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104568762A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫桑尼安科技有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于圖像處理的葡萄水分脅迫檢測設(shè)備，用于檢測一株葡萄的水分脅迫值，其特征在于，所述檢測設(shè)備包括濕度傳感器、圖像采集器、圖像處理器和AT89C51單片機，所述濕度傳感器用于檢測葡萄所在土壤的土壤濕度，所述圖像采集器用于對該株葡萄的一片葡萄葉拍攝以獲得葡萄葉圖像，所述圖像處理器與所述圖像采集器連接，對所述葡萄葉圖像執(zhí)行圖像處理，所述單片機與所述濕度傳感器和所述圖像處理器分別連接，基于所述土壤濕度和所述圖像處理結(jié)果確定該株葡萄的水分脅迫值。

2.如權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的葡萄水分脅迫檢測設(shè)備，其特征在于，所述檢測設(shè)備還包括：

亮度傳感器，位于所述圖像采集器上，用于檢測所述圖像采集器周圍環(huán)境的環(huán)境亮度；

照明光源，位于所述圖像采集器上，用于為所述圖像采集器的拍攝提供輔助照明；

用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的操作，輸入預(yù)設(shè)環(huán)境亮度、最大水分脅迫值、葡萄葉上限灰度閾值和葡萄葉下限灰度閾值，所述葡萄葉上限灰度閾值和所述葡萄葉下限灰度閾值用于將圖像中的葡萄葉和背景分離；

靜態(tài)存儲器，與所述用戶輸入設(shè)備連接，用于接收并存儲所述預(yù)設(shè)環(huán)境亮度、所述最大水分脅迫值、所述葡萄葉上限灰度閾值和所述葡萄葉下限灰度閾值；

所述濕度傳感器用于根據(jù)電磁波在土壤中傳播頻率的變化來測量土壤的表觀介電常數(shù)，基于土壤的表觀介電常數(shù)確定土壤濕度；

所述圖像采集器為一CCD視覺傳感器，所述采集的葡萄葉圖像的分辨率為1920×1080；

所述圖像處理器與所述圖像采集器和所述靜態(tài)存儲器分別連接，包括灰度化處理單元、圖像分割單元、亮度提取單元和亮度統(tǒng)計單元，所述灰度化處理單元與所述圖像采集器連接，用于對所述葡萄葉圖像執(zhí)行灰度化處理，以獲得灰度化葡萄葉圖像，所述圖像分割單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述灰度化葡萄葉圖像中灰度值在所述葡萄葉上限灰度閾值和所述葡萄葉下限灰度閾值之間的像素識別并組成葡萄葉子圖案，所述亮度提取單元與所述圖像分割單元連接，提取所述葡萄葉子圖像中每一個像素的亮度，所述亮度統(tǒng)計單元與所述亮度提取單元連接，基于所述葡萄葉子圖像中每一個像素的亮度，計算所述葡萄葉子圖像的圖像亮度，所述灰度化處理單元、所述圖像分割單元、所述亮度提取單元和所述亮度統(tǒng)計單元分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)；

所述單片機與所述亮度傳感器、所述照明光源、所述濕度傳感器、所述靜態(tài)存儲器和所述亮度統(tǒng)計單元分別連接，基于所述環(huán)境亮度調(diào)整所述照明光源的輔助照明光強度，使得所述環(huán)境亮度達到所述預(yù)設(shè)環(huán)境亮度，在所述環(huán)境亮度達到所述預(yù)設(shè)環(huán)境亮度時，啟動所述圖像采集器和所述圖像處理器，并在啟動所述圖像采集器和所述圖像處理器后，基于所述土壤濕度和所述圖像亮度確定該株葡萄的水分脅迫值，還在該株葡萄的水分脅迫值大于等于所述最大水分脅迫值時，發(fā)出水分脅迫預(yù)警信號，在該株葡萄的水分脅迫值比所述最大水分脅迫值高50％時，發(fā)出水分脅迫報警信號；

液晶顯示屏，與所述單片機連接，用于實時顯示與該株葡萄的水分脅迫值對應(yīng)的文字提示信息，還用于實時顯示與所述水分脅迫預(yù)警信號或所述水分脅迫報警信號對應(yīng)的文字提示信息；

雙聲道揚聲器，與所述單片機連接，用于實時播放與該株葡萄的水分脅迫值對應(yīng)的語音提示文件，還用于實時播放與所述水分脅迫預(yù)警信號或所述水分脅迫報警信號對應(yīng)的語音提示文件；

其中，所述單片機基于所述土壤濕度和所述圖像亮度確定該株葡萄的水分脅迫值包括，所述圖像亮度越高，確定的該株葡萄的水分脅迫值越大，所述土壤濕度越高，確定的該株葡萄的水分脅迫值越大；

其中，所述靜態(tài)存儲器還預(yù)先存儲了土壤濕度、圖像亮度和水分脅迫值的對照關(guān)系表，為所述單片機的水分脅迫值的確定提供數(shù)據(jù)參考。

3.如權(quán)利要求2所述的基于圖像處理的葡萄水分脅迫檢測設(shè)備，其特征在于：

所述單片機基于所述環(huán)境亮度調(diào)整所述照明光源的輔助照明光強度，使得所述環(huán)境亮度達到所述預(yù)設(shè)環(huán)境亮度包括，所述單片機調(diào)整所述照明光源的輔助照明光強度使得所述照明光源的輔助照明光強度與所述環(huán)境亮度成反比。

4.如權(quán)利要求2所述的基于圖像處理的葡萄水分脅迫檢測設(shè)備，其特征在于：

替換分別采用不同的FPGA芯片的實現(xiàn)方式，所述灰度化處理單元、所述圖像分割單元、所述亮度提取單元和所述亮度統(tǒng)計單元被集成在一塊FPGA芯片上。