[發(fā)明專利]一種基于機器視覺的農(nóng)產(chǎn)品種植分析管理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010796723.2
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111929299A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王美華
• 申請（專利權(quán)）人: 王美華
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/01;A01D46/30;G06Q50/02;G06K9/00;G06T7/11;G06T7/90;G06T7/40
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1.一種基于機器視覺的農(nóng)產(chǎn)品種植分析管理系統(tǒng)，其特征在于：包括種植區(qū)域劃分模塊、西瓜成熟度檢測分析模塊、參數(shù)數(shù)據(jù)庫、分析服務(wù)器和采摘終端，所述西瓜成熟度檢測分析模塊用于采用機器視覺技術(shù)檢測種植區(qū)域內(nèi)各西瓜的外形特征參數(shù)，并對檢測的特征參數(shù)進(jìn)行分析篩選符合成熟特征參數(shù)的西瓜，所述采摘終端用于對篩選的符合成熟特征參數(shù)的西瓜利用采摘機械手進(jìn)行采摘；

所述種植區(qū)域劃分模塊用于根據(jù)西瓜種植區(qū)域的種植行列數(shù)按照平面網(wǎng)格化的方式進(jìn)行劃分，將西瓜種植區(qū)域劃分為若干子區(qū)域，每個子區(qū)域?qū)?yīng)一個西瓜，對種植區(qū)域的各西瓜按照預(yù)設(shè)的順序進(jìn)行編號，依次標(biāo)記為1,2...i....n，各西瓜所屬子區(qū)域?qū)?yīng)的行列位置構(gòu)成子區(qū)域位置集合S[s1(l,r),s2(l,r),…,si(l,r),…,sn(l,r)]，si(l,r)表示為第i個西瓜所屬子區(qū)域?qū)?yīng)的行列位置，l表示為種植區(qū)域的種植行數(shù)，l＝1,2...j....m,r表示為種植區(qū)域的種植列數(shù)，r＝1,2...k....g；

所述參數(shù)數(shù)據(jù)庫存儲成熟西瓜對應(yīng)的外形特征參數(shù)，其包括體積、顏色色度臨界值和表皮紋理清晰度，存儲成熟西瓜各成熟度等級對應(yīng)的西瓜表皮顏色色度值范圍，存儲各體積大小對應(yīng)的西瓜重量預(yù)估值，并存儲各采摘夾持力對應(yīng)的西瓜重量閾值；

所述西瓜成熟度檢測分析模塊與種植區(qū)域劃分模塊連接，其包括西瓜外形特征參數(shù)獲取模塊、參數(shù)對比處理模塊和成熟度分析模塊，其各模塊之間相互連接，參數(shù)對比處理模塊與西瓜外形特征參數(shù)獲取模塊連接，成熟度分析模塊與參數(shù)對比處理模塊連接；

所述西瓜外形特征參數(shù)獲取模塊包括機器視覺檢測終端，用于通過對西瓜進(jìn)行圖像采集處理分析獲取其對應(yīng)的外形特征參數(shù)，其中西瓜外形特征參數(shù)獲取模塊包括圖像采集單元、圖像處理單元和特征參數(shù)提取單元，所述圖像采集單元利用圖像傳感器，采集各子區(qū)域?qū)?yīng)的各西瓜的外形圖像，并將采集的各西瓜的外形圖像進(jìn)行數(shù)字化，獲取各西瓜的數(shù)字圖像，同時將獲取的各西瓜的數(shù)字圖像發(fā)送至圖像處理單元；所述圖像處理單元將接收的各西瓜的數(shù)字圖像輸入到計算機，利用數(shù)字圖像處理軟件進(jìn)行去噪、邊緣檢測和圖像增強預(yù)處理操作，得到處理后的各西瓜數(shù)字圖像，發(fā)送至特征參數(shù)提取單元；所述特征參數(shù)提取單元將處理后的各西瓜數(shù)字圖像進(jìn)行特征參數(shù)提取，其特征參數(shù)包括西瓜的體積、表皮顏色色度和表皮紋理清晰度，并將提取的特征參數(shù)發(fā)送至參數(shù)對比處理模塊；

所述參數(shù)對比處理模塊對接收的各西瓜的各特征參數(shù)，分別與參數(shù)數(shù)據(jù)庫中成熟西瓜對應(yīng)的體積大小、顏色色度臨界值和表皮紋理清晰度進(jìn)行對比，若接收的西瓜各特征參數(shù)均處在其對應(yīng)的成熟參數(shù)數(shù)值內(nèi)，則該西瓜為成熟西瓜，可以采摘，若接收的西瓜的各特征參數(shù)中有一項不滿足其對應(yīng)的成熟特征參數(shù)，則該西瓜為未成熟西瓜，不能采摘，參數(shù)對比處理模塊對成熟的西瓜編號進(jìn)行統(tǒng)計，并發(fā)送至成熟度分析模塊，同時提取子區(qū)域位置集合中各西瓜所屬子區(qū)域?qū)?yīng)的行列位置，篩選各成熟西瓜編號對應(yīng)的子區(qū)域行列位置，構(gòu)成成熟西瓜所屬子區(qū)域行列位置集合S_成熟[s1(l,r),s2(l,r),…,sf(l,r),…,sp(l,r)](p≤n)，sf(l,r)表示為第f個成熟西瓜所屬子區(qū)域的行列位置，參數(shù)對比處理模塊將成熟西瓜所屬子區(qū)域行列位置集合發(fā)送至采摘終端；

同時，參數(shù)對比處理模塊對成熟西瓜集合中各成熟西瓜對應(yīng)的體積值，與參數(shù)數(shù)據(jù)庫中西瓜各體積大小對應(yīng)的西瓜重量預(yù)估值進(jìn)行對比，篩選各成熟西瓜的體積對應(yīng)的重量預(yù)估值，構(gòu)成成熟西瓜重量集合W(w1,w2,…,wf,…,wp)wf表示為第f個成熟西瓜的重量預(yù)估值，參數(shù)對比處理模塊將成熟西瓜重量集合發(fā)送至分析服務(wù)器；

所述成熟度分析模塊接收參數(shù)對比處理模塊發(fā)送的統(tǒng)計的成熟西瓜編號，提取參數(shù)數(shù)據(jù)庫中成熟西瓜各成熟度等級對應(yīng)的西瓜表皮顏色色度值范圍，對每個成熟西瓜的表皮顏色色度與各成熟度等級對應(yīng)的西瓜表皮顏色色度值范圍進(jìn)行對比，篩選成熟西瓜集合中各成熟西瓜對應(yīng)的成熟等級，并發(fā)送至采摘終端；

所述分析服務(wù)器與西瓜成熟度檢測分析模塊連接，接收西瓜成熟度檢測分析模塊發(fā)送的成熟西瓜重量集合，提取參數(shù)數(shù)據(jù)庫中各采摘夾持力對應(yīng)的西瓜重量閾值，篩選成熟西瓜重量集合中各成熟西瓜的重量預(yù)估值對應(yīng)的采摘夾持力，構(gòu)成成熟西瓜采摘夾持力集合，并發(fā)送至采摘終端；

所述采摘終端包括采摘機械手，采摘終端分別與分析服務(wù)器和西瓜成熟度檢測分析模塊連接，接收分析服務(wù)器發(fā)送的成熟西瓜采摘夾持力集合，并接收西瓜成熟度檢測分析模塊發(fā)送的成熟西瓜所屬子區(qū)域行列位置集合，根據(jù)接收的每個成熟西瓜所屬子區(qū)域的行列位置和該成熟西瓜的采摘夾持力，調(diào)節(jié)采摘機械手的夾持力，使其處在該成熟西瓜的采摘夾持力范圍內(nèi)，并調(diào)整采摘機械手的移動方向和移動路徑，使其移動到該成熟西瓜所屬子區(qū)域的行列位置上進(jìn)行采摘。