[發(fā)明專利]一種基于漫反射光的患霉心病蘋果花檢測方法及裝置

有效

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• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112098369B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏凱華;狄蕊;陳冬梅;吳開華;賴小敏;范姍慧
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開了一種基于漫反射光的患霉心病蘋果花檢測方法及裝置。現(xiàn)有技術(shù)均是對采摘后的蘋果進(jìn)行霉心病判別。本發(fā)明通過三維掃描得到所有花蕊的位置坐標(biāo)，使用光纖激光器對各花蕊發(fā)射激光，花蕊產(chǎn)生的漫反射光照射在光電檢測模塊的光敏傳感器上，光電檢測模塊將光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳給核心處理模塊，核心處理模塊根據(jù)預(yù)先植入的判別模型判斷當(dāng)前位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊是否感染霉心病，若判斷出當(dāng)前位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊感染了霉心病，則核心處理模塊將當(dāng)前位置坐標(biāo)發(fā)送給計算機。本發(fā)明使用漫反射光進(jìn)行檢測，在果園現(xiàn)場即可進(jìn)行檢測，且在蘋果花期進(jìn)行檢測，得了蟲害的便摘除，節(jié)省了病果生長消耗的養(yǎng)分，使蘋果樹養(yǎng)分更有效地被利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于漫反射光的患霉心病蘋果花檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

霉心病是由病原菌的侵染造成的，病原菌可以以菌絲體或者孢子形式進(jìn)行侵染，病原菌主要在花期進(jìn)行侵染，花期時病原菌會進(jìn)入子房等內(nèi)部組織。

光照在花蕊上會發(fā)生反射、透射和吸收，光進(jìn)入花蕊內(nèi)部后會與內(nèi)部組織相互作用，因此漫反射光和透射光可以攜帶花蕊的內(nèi)部信息，并且使用光這種非接觸式檢測不需要對目標(biāo)進(jìn)行預(yù)處理，可以進(jìn)行無損檢測。然而，現(xiàn)在漫反射光卻沒有被用于蘋果霉心病的檢測。

光纖激光器的體積小、散熱快、免調(diào)節(jié)、免維護(hù)、平均功率高、光束質(zhì)量高，并且可以方便地使用光纖導(dǎo)出激光，使激光器可以應(yīng)用于多維空間，有利于裝置機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

三維點云數(shù)據(jù)能表示物體的三維信息，使用計算機處理三維點云數(shù)據(jù)后可以呈現(xiàn)出所有場景。三維點云數(shù)據(jù)是通過三維激光掃描技術(shù)獲取的，三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)點有高精度、高頻率、高離散點等，能準(zhǔn)確獲取物體表面的三維信息，并可轉(zhuǎn)化為三維點坐標(biāo)，再通過目標(biāo)檢測和識別算法可以識別出目標(biāo)物體，從而獲得目標(biāo)的位置坐標(biāo)。

目前大多研究中蘋果霉心病的無損檢測技術(shù)普遍使用透射光或者近紅外反射光譜，針對的是已長大成熟的蘋果，這使得患有霉心病的蘋果成長過程中消耗的養(yǎng)分被浪費。其次，目前研究普遍是對采摘后的蘋果進(jìn)行霉心病的判別，而非直接在果園環(huán)境中進(jìn)行檢測，使得患有霉心病的蘋果采摘浪費了采摘成本。再者，大多研究中使用的光源是窄帶LED，相較于激光，脈寬較寬，最多只適用于幾十厘米范圍的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作簡單的、在果園環(huán)境中直接對蘋果花進(jìn)行霉心病檢測的方法及裝置，利用對霉心病敏感波長激光的漫反射光在果園現(xiàn)場判斷蘋果花是否感染致病病菌，并對染病蘋果花的位置進(jìn)行定位，獲取所有感染霉心病的蘋果花的坐標(biāo)，便于后續(xù)去除工作，從而節(jié)省病果成長消耗的養(yǎng)分。

本發(fā)明一種基于漫反射光的患霉心病蘋果花檢測方法，具體步驟如下：

步驟一：使用計算機控制三維激光掃描儀進(jìn)行掃描，獲取果園環(huán)境的三維點云數(shù)據(jù)，三維點云數(shù)據(jù)上傳給計算機進(jìn)行處理。計算機對三維點云數(shù)據(jù)依次進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、目標(biāo)檢測和目標(biāo)識別，找出所有花蕊的位置坐標(biāo)，然后將所有花蕊的位置坐標(biāo)發(fā)送至核心處理模塊。

步驟二：核心處理模塊控制光纖激光器開啟后，結(jié)合激光振鏡模塊按照從近到遠(yuǎn)、從上到下的順序依次向所獲取位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊發(fā)射激光；向每個位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊發(fā)射激光的具體過程如下：核心處理模塊根據(jù)光纖激光器與位置坐標(biāo)的距離調(diào)整光纖激光器的輸出功率；然后，調(diào)整激光振鏡模塊來控制光纖激光器輸出的激光方向，使得光纖激光器向該位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊發(fā)出710nm的激光。當(dāng)前位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊產(chǎn)生的漫反射光照射在光電檢測模塊的光敏傳感器上，光電檢測模塊將光敏傳感器上的光信號轉(zhuǎn)換為電信號傳給核心處理模塊進(jìn)行AD采樣，核心處理模塊根據(jù)預(yù)先植入的判別模型判斷當(dāng)前位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊是否感染霉心病，若判斷出當(dāng)前位置坐標(biāo)處的蘋果花花蕊感染了霉心病，則核心處理模塊將當(dāng)前位置坐標(biāo)發(fā)送給計算機，由計算機記錄當(dāng)前位置坐標(biāo)。

步驟三：對核心處理模塊接收到的所有位置坐標(biāo)的蘋果花花蕊都進(jìn)行霉心病檢測后，結(jié)束果園的蘋果花花蕊霉心病檢測。