[發明專利]智能化果樹采摘系統

有效

• 申請號: 201510037413.1
• 申請日: 2015-01-24
• 公開（公告）號: CN104541775A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 無錫桑尼安科技有限公司
• 主分類號: A01D46/24
• 分類號: A01D46/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種智能化果樹采摘系統，位于待采摘果樹的前方，其特征在于，所述采摘系統包括采摘機構、驅動機構、定位機構、果實信息采集機構和ARM11處理器，所述采摘機構用于采摘所述待采摘果樹上的果實，所述驅動機構用于驅動所述采摘機構，所述定位機構位于所述采摘機構上，用于實時定位所述采摘機構的當前位置，所述果實信息采集機構采集果樹圖像，對所述果樹圖像執行圖像處理，以確定所述待采摘果樹上的每一顆果實是否成熟以及實際位置，所述ARM11處理器與所述驅動機構和所述果實信息采集機構分別連接，基于每一顆果實是否成熟確定是否發出對應果實的驅動信號，基于每一顆果實實際位置和所述采摘機構的當前位置確定對應果實的驅動信號的內容，所述對應果實的驅動信號用于控制所述驅動機構驅動所述采摘機構到達對應果實的實際位置以實現對對應果實的采摘。

2.如權利要求1所述的智能化果樹采摘系統，其特征在于，所述采摘系統還包括：

無線通訊設備，與遠端的果樹管理控制平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述果樹管理控制平臺發送的控制指令，所述控制指令包括每一株果樹的當前位置，還與所述ARM11處理器連接以無線發送復合圖像和果樹采摘結束信號；

GPS定位器，用于實時接收GPS定位衛星發送的所述采摘系統的當前GPS數據；

采摘系統驅動設備，與所述無線通訊設備和所述GPS定位器分別連接，包括直流電動機，用于根據每一株果樹的當前位置和當前GPS數據，驅動所述采摘系統到達每一株果樹的當前位置的前方；

靜態存儲器，用于預先存儲預設成熟度閾值和預設判定數量閾值，所述預設成熟度閾值為一灰度值，還用于預先存儲果樹上限灰度閾值、果樹下限灰度閾值、果實上限灰度閾值和果實下限灰度閾值，所述果樹上限灰度閾值和所述果樹下限灰度閾值用于將圖像中的果樹和背景分離，所述果實上限灰度閾值和所述果實下限灰度閾值用于將圖像中的果實和背景分離，還用于預先存儲標定線上限灰度閾值和標定線下限灰度閾值，所述標定線上限灰度閾值和所述標定線下限灰度閾值用于將圖像中的標定線和背景分離，標定線在被拍攝目標上的位置為已知數據；

所述果實信息采集機構包括高清攝像頭和圖像處理器，所述高清攝像頭用于對待采摘果樹拍攝，以獲得所述果樹圖像，所述果樹圖像的分辨率為1920×1080，所述圖像處理器與所述高清攝像頭和所述靜態存儲器分別連接，所述圖像處理器包括自適應遞歸濾波單元、灰度化處理單元、果樹識別單元、標定線識別單元、果實識別單元和果實信息采集單元，所述自適應遞歸濾波單元與所述高清攝像頭連接，對所述果樹圖像執行自適應遞歸濾波，輸出濾波果樹圖像，所述灰度化處理單元與所述自適應遞歸濾波單元連接，對所述濾波果樹圖像執行灰度化處理，獲得灰度化果樹圖像，所述果樹識別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態存儲器分別連接，將所述灰度化果樹圖像中灰度值在所述果樹上限灰度閾值和所述果樹下限灰度閾值之間的像素識別并組成果樹圖案，所述標定線識別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態存儲器分別連接，將所述灰度化果樹圖像中灰度值在所述標定線上限灰度閾值和所述標定線下限灰度閾值之間的像素識別并組成標定線圖案，所述果實識別單元與所述果樹識別單元和所述靜態存儲器分別連接，將所述果樹圖案中灰度值在所述果實上限灰度閾值和所述果實下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個果實圖案，所述果實信息采集單元與所述標定線識別單元、所述果實識別單元和所述靜態存儲器分別連接，測量多個果實圖案分別與所述標定線圖案的相對位置以確定每一顆果實的實際位置，針對每一個果實圖案，統計像素灰度值小于等于所述預設成熟度閾值的像素數量，當統計的像素數量大于等于所述預設判定數量閾值時，確定所述果實圖案對應的果實為成熟，當所述像素數量小于所述預設判定數量閾值時，確定所述果實圖案對應的果實為未成熟；

所述ARM11處理器與所述驅動機構、所述定位機構、所述高清攝像頭、所述標定線識別單元、所述果實識別單元和所述果實信息采集單元分別連接，將所述果樹圖案、所述標定線圖案、所述多個果實圖案、每一顆果實的是否成熟和實際位置復合到所述果樹圖像上以形成復合圖像，并在確定對應果實成熟時給出對應果實的驅動信號，基于對應果實實際位置和所述采摘機構的當前位置確定對應果實的驅動信號的內容，在確定對應果實未成熟時不給出對應果實的驅動信號；

其中，所述自適應遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述果樹識別單元、所述標定線識別單元、所述果實識別單元和所述果實信息采集單元分別采用不同的FPGA芯片來實現；

其中，所述ARM11處理器按預設順序發送多個果實圖案分別對應的多個對應果實的驅動信號，并在發送完畢所有對應果實的驅動信號后，發出果樹采摘結束信號。