[發明專利]一種智能化果園管理系統

有效

• 申請號: 201810539891.6
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108782145B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 李健斌
• 申請（專利權）人: 寧夏悅豐生態農業科技股份有限公司
• 主分類號: A01G25/00
• 分類號: A01G25/00;A01D46/24;G01D21/02;G06T7/70;G06T5/00;G06T7/136
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 劉艷玲

1.一種智能化果園管理系統，其特征在于，果園內種植蘋果，包括環境監測傳感器、信號傳輸裝置和管理裝置，所述信號傳輸裝置通過移動網絡建立環境監測傳感器和管理裝置之間的通信連接，所述環境監測傳感器用于監測蘋果園內的環境參數，并將所述環境參數通過信號傳輸裝置發送給管理裝置，所述管理裝置包括灌溉裝置和采摘裝置，所述灌溉裝置用于依據環境參數進行灌溉，所述采摘裝置用于對成熟蘋果進行采摘；

所述采摘裝置包括障礙物檢測裝置和蘋果采摘裝置，所述障礙物檢測裝置用于對蘋果園的障礙物進行檢測，所述蘋果采摘裝置用于對成熟蘋果進行采摘；所述障礙物檢測裝置用于對蘋果園的障礙物進行檢測：采集蘋果園的環境圖像，將蘋果園的圖像轉換到Lab色彩空間，依據Lab色彩空間中紅綠分量a對障礙物進行檢測，設定檢測閾值EH，EH∈[-20,-25]，若像素點紅綠分量aEH，則將其作為背景部分，若像素點紅綠分量a≥EH，則將其作為障礙物；

所述蘋果采摘裝置包括采集單元、檢測單元、分割單元、濾波單元、特征提取單元、識別單元和機械手，所述采集單元用于采集樹冠蘋果圖像，所述檢測單元用于將樹冠蘋果圖像轉換到Lab色彩空間，對蘋果進行檢測，所述分割單元用于對轉換后的樹冠蘋果圖像進行分割，所述濾波單元用于對分割后的圖像進行濾波處理，所述特征提取單元用于依據濾波處理后的圖像對蘋果的特征進行提取，所述識別單元依據特征對蘋果進行識別，所述機械手依據識別結果對蘋果進行采摘；

所述檢測單元用于將樹冠蘋果圖像轉換到Lab色彩空間，對蘋果進行檢測：依據Lab色彩空間中紅綠分量a對蘋果進行檢測，設定檢測閾值EM，EM∈[-5,-6.5]，若像素點紅綠分量aEM，則將其作為背景部分，若像素點紅綠分量a≥EM，則將其作為可采摘蘋果；

所述分割單元包括灰度化單元和閾值分割單元，所述灰度化單元用于將Lab色彩空間中紅綠分量圖像轉化為灰度圖像，所述閾值分割單元用于對灰度圖像進行閾值分割，從復雜的背景中分割出蘋果；所述閾值分割單元包括第一分割單元、第二分割單元和融合分割單元，所述第一分割單元用于獲取第一目標區域，所述第二分割單元用于獲取第二目標區域，所述融合分割單元用于依據第一目標區域和第二目標區域確定目標；

所述第一分割單元用于獲取第一目標區域：設大小為M×N的灰度圖像W，灰度級數為L，像素點(m,n)的灰度值為h(m,n)，m∈{1,2,…,M}，n∈{1,2,…,N}，0≤h(m,n)≤L-1，利用下式確定圖像的第一分割函數：式中，CS_W表示圖像的第一分割函數，i＝h(m,n)，p_i表示灰度值為h(m,n)的像素占圖像中總像素數量的個數，t表示第一分割閾值；最大化第一分割函數，得到最佳第一分割閾值t′：將大于最佳第一分割閾值的像素點作為第一目標區域，小于最佳第一分割閾值的像素點作為背景；

所述第二分割單元用于獲取第二目標區域：計算以像素點(m,n)為中心的5×5鄰域的平均灰度值k(m,n)，0≤k(m,n)≤L-1，利用下式確定圖像的第二分割函數：式中，ZC_W表示圖像的第二分割函數，j＝k(m,n)，p(i,j)表示圖像中像素灰度值為i且像素點5×5鄰域的平均灰度值為j的像素點的個數占圖像總像素點的比例，(r,s)表示第二分割閾值；最大化第二分割函數，得到最佳第二分割閾值(r′,s′)：將大于最佳第二分割閾值的像素點作為第二目標區域，小于最佳第二分割閾值的像素點作為背景；

所述融合分割單元用于依據第一目標區域和第二目標區域確定目標：將第一目標區域和第二目標區域的重合部分作為目標，即樹冠蘋果。