[發(fā)明專利]智能化果樹采摘系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510570666.5
• 申請(qǐng)日: 2015-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN105027835A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫桑尼安科技有限公司
• 主分類號(hào): A01D46/24
• 分類號(hào): A01D46/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種智能化果樹采摘系統(tǒng)，位于待采摘果樹的前方，其特征在于，所述采摘系統(tǒng)包括采摘機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、果實(shí)信息采集機(jī)構(gòu)和ARM11處理器，所述采摘機(jī)構(gòu)用于采摘所述待采摘果樹上的果實(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述采摘機(jī)構(gòu)，所述定位機(jī)構(gòu)位于所述采摘機(jī)構(gòu)上，用于實(shí)時(shí)定位所述采摘機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置，所述果實(shí)信息采集機(jī)構(gòu)采集果樹圖像，對(duì)所述果樹圖像執(zhí)行圖像處理，以確定所述待采摘果樹上的每一顆果實(shí)是否成熟以及實(shí)際位置，所述ARM11處理器與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述果實(shí)信息采集機(jī)構(gòu)分別連接，基于每一顆果實(shí)是否成熟確定是否發(fā)出對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于每一顆果實(shí)實(shí)際位置和所述采摘機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置確定對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的內(nèi)容，所述對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述采摘機(jī)構(gòu)到達(dá)對(duì)應(yīng)果實(shí)的實(shí)際位置以實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)應(yīng)果實(shí)的采摘。

2.如權(quán)利要求1所述的智能化果樹采摘系統(tǒng)，其特征在于，所述采摘系統(tǒng)還包括：

無線通訊設(shè)備，與遠(yuǎn)端的果樹管理控制平臺(tái)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(tái)發(fā)送的控制指令，所述控制指令包括每一株果樹的當(dāng)前位置，還與所述ARM11處理器連接以無線發(fā)送復(fù)合圖像和果樹采摘結(jié)束信號(hào)；

GPS定位器，用于實(shí)時(shí)接收GPS定位衛(wèi)星發(fā)送的所述采摘系統(tǒng)的當(dāng)前GPS數(shù)據(jù)；

采摘系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，與所述無線通訊設(shè)備和所述GPS定位器分別連接，包括直流電動(dòng)機(jī)，用于根據(jù)每一株果樹的當(dāng)前位置和當(dāng)前GPS數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)所述采摘系統(tǒng)到達(dá)每一株果樹的當(dāng)前位置的前方；

靜態(tài)存儲(chǔ)器，用于預(yù)先存儲(chǔ)預(yù)設(shè)成熟度閾值和預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值，所述預(yù)設(shè)成熟度閾值為一灰度值，還用于預(yù)先存儲(chǔ)果樹上限灰度閾值、果樹下限灰度閾值、果實(shí)上限灰度閾值和果實(shí)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(shí)上限灰度閾值和所述果實(shí)下限灰度閾值用于將圖像中的果實(shí)和背景分離，還用于預(yù)先存儲(chǔ)標(biāo)定線上限灰度閾值和標(biāo)定線下限灰度閾值，所述標(biāo)定線上限灰度閾值和所述標(biāo)定線下限灰度閾值用于將圖像中的標(biāo)定線和背景分離，標(biāo)定線在被拍攝目標(biāo)上的位置為已知數(shù)據(jù)；

所述果實(shí)信息采集機(jī)構(gòu)包括高清攝像頭和圖像處理器，所述高清攝像頭用于對(duì)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(tài)存儲(chǔ)器分別連接，所述圖像處理器包括自適應(yīng)遞歸濾波單元、灰度化處理單元、果樹識(shí)別單元、標(biāo)定線識(shí)別單元、果實(shí)識(shí)別單元和果實(shí)信息采集單元，所述自適應(yīng)遞歸濾波單元與所述高清攝像頭連接，對(duì)所述果樹圖像執(zhí)行自適應(yīng)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(yīng)遞歸濾波單元連接，對(duì)所述濾波果樹圖像執(zhí)行灰度化處理，獲得灰度化果樹圖像，所述果樹識(shí)別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲(chǔ)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(shí)別并組成果樹圖案，所述標(biāo)定線識(shí)別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，將所述灰度化果樹圖像中灰度值在所述標(biāo)定線上限灰度閾值和所述標(biāo)定線下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成標(biāo)定線圖案，所述果實(shí)識(shí)別單元與所述果樹識(shí)別單元和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，將所述果樹圖案中灰度值在所述果實(shí)上限灰度閾值和所述果實(shí)下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成多個(gè)果實(shí)圖案，所述果實(shí)信息采集單元與所述標(biāo)定線識(shí)別單元、所述果實(shí)識(shí)別單元和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，測(cè)量多個(gè)果實(shí)圖案分別與所述標(biāo)定線圖案的相對(duì)位置以確定每一顆果實(shí)的實(shí)際位置，針對(duì)每一個(gè)果實(shí)圖案，統(tǒng)計(jì)像素灰度值小于等于所述預(yù)設(shè)成熟度閾值的像素?cái)?shù)量，當(dāng)統(tǒng)計(jì)的像素?cái)?shù)量大于等于所述預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值時(shí)，確定所述果實(shí)圖案對(duì)應(yīng)的果實(shí)為成熟，當(dāng)所述像素?cái)?shù)量小于所述預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值時(shí)，確定所述果實(shí)圖案對(duì)應(yīng)的果實(shí)為未成熟；

所述ARM11處理器與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、所述定位機(jī)構(gòu)、所述高清攝像頭、所述標(biāo)定線識(shí)別單元、所述果實(shí)識(shí)別單元和所述果實(shí)信息采集單元分別連接，將所述果樹圖案、所述標(biāo)定線圖案、所述多個(gè)果實(shí)圖案、每一顆果實(shí)的是否成熟和實(shí)際位置復(fù)合到所述果樹圖像上以形成復(fù)合圖像，并在確定對(duì)應(yīng)果實(shí)成熟時(shí)給出對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，基于對(duì)應(yīng)果實(shí)實(shí)際位置和所述采摘機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置確定對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的內(nèi)容，在確定對(duì)應(yīng)果實(shí)未成熟時(shí)不給出對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

其中，所述自適應(yīng)遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述果樹識(shí)別單元、所述標(biāo)定線識(shí)別單元、所述果實(shí)識(shí)別單元和所述果實(shí)信息采集單元分別采用不同的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)；

其中，所述ARM11處理器按預(yù)設(shè)順序發(fā)送多個(gè)果實(shí)圖案分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并在發(fā)送完畢所有對(duì)應(yīng)果實(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，發(fā)出果樹采摘結(jié)束信號(hào)，

顯示器，與所述ARM11處理器連接，用于顯示所述復(fù)合圖像，

用戶輸入設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲(chǔ)器連接，根據(jù)用戶的操作，輸入與果樹類型對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，所述各項(xiàng)數(shù)據(jù)包括預(yù)設(shè)成熟度閾值、預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值、果樹上限灰度閾值、果樹下限灰度閾值、果實(shí)上限灰度閾值、果實(shí)下限灰度閾值、標(biāo)定線上限灰度閾值和標(biāo)定線下限灰度閾值，

所述顯示器為液晶顯示屏，

所述用戶輸入設(shè)備為鍵盤。