[發明專利]一種半自動移栽機的缽苗病害監測-剔苗系統與方法

在審

• 申請號: 202011280122.2
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112464759A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 趙升燚;劉繼展
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T17/20;G06N20/20;G06Q50/02;A01C11/00;A01C11/02
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本發明提供了一種半自動移栽機的缽苗病害監測?剔苗系統與方法，屬于農業機器人領域。本發明的缽苗病害監測?剔苗系統包括缽苗全景信息平視獲取裝置和輕簡收放式壞苗剔除裝置，通過缽苗全景信息平視獲取裝置對下落缽苗全景信息的動態可靠捕獲，缽苗病害復合檢測過程中，由多部位?多病害復雜特征的逐層深度學習訓練，進而由缽苗RGB圖像向多層分類線性圖像固化模板的自輸入和逐層比對，實現缽苗自由下落途中病苗的精準快速診斷，從而有效提高田間半自動移栽機的智能化作業水平。

技術領域

本發明涉及農業機器人領域，特別涉及一種半自動移栽機的缽苗病害監測-剔苗系統與方法。

背景技術

近年來，我國使用的栽植機械以半自動為主，在田間缽苗移栽作業中，病苗移栽后出現生長狀況不良和病菌相互傳播感染，進而影響產量并造成浪費。現有田間半自動移栽機缽苗檢測技術，多數以在苗杯中加裝光電、電磁等通斷式傳感反饋裝置為主，通過通斷信號觸發反饋苗杯中缽苗有無和計數功能，但其檢測指標單一，無法實現對病害苗診斷；目前所提出在落苗點處苗杯正上方加裝高速攝像頭俯視獲取缽苗圖像信息，檢測缽苗的有無和葉片展幅，則存在投苗作業的空間干涉和視場遮擋突出問題，更無法由俯視實現苗杯內種苗的完整測量和病斑檢測。由于田間半自動移栽作業速度快、頻率高，農戶無法對缽苗質量進行逐株檢查，因此急需一種高效智能的缽苗信息檢測系統，以保證移栽質量。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種半自動移栽機的缽苗病害監測-剔苗系統與方法，有效解決田間移栽作業中缽苗健康信息有效檢測和病苗誤栽等關鍵問題。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種半自動移栽機的缽苗病害監測-剔苗系統，包括缽苗全景信息平視獲取裝置和輕簡收放式壞苗剔除裝置；

所述缽苗全景信息平視獲取裝置包括激光對射傳感器和RGB-D相機，激光對射傳感器對稱安裝在漏斗內側，RGB-D相機設置在導苗管一側，且RGB-D相機正對的導苗管上設置開口Ⅱ；

導苗管另一側傾斜固定輕簡收放式壞苗剔除裝置，所述輕簡收放式壞苗剔除裝置包括依次連接的驅動裝置、伸縮桿和雙側邊剔苗板，驅動裝置還與直流電機相連，雙側邊剔苗板底部固定壓力傳感器；輕簡收放式壞苗剔除裝置末端正對開口Ⅰ，開口Ⅰ設置在導苗管上，且開口Ⅰ的高度低于開口Ⅱ；

所述激光對射傳感器、RGB-D相機、直流電機和壓力傳感器均與控制器進行信號傳輸。

上述技術方案中，所述開口Ⅰ和開口Ⅱ均為方形且尺寸相同，開口的高開口的寬其中H_m為適栽期缽苗統計的最大高度，d為導苗管直徑，S₁為RGB-D相機與導苗管豎直中心線的水平距離。

上述技術方案中，所述缽苗全景信息平視獲取裝置還包括與控制器進行信號傳輸的補光燈，補光燈傾斜向下固定在導苗管內壁。

上述技術方案中，所述RGB-D相機固定在L形相機支架末端，L形相機支架固定在導苗管一側。

一種半自動移栽機的缽苗病害監測-剔苗方法，包括下落缽苗RGB-D圖像全景動態捕獲方法、缽苗病害復合檢測方法和病苗下落途中剔除方法；

所述下落缽苗RGB-D圖像全景動態捕獲方法，具體為：

1)完全張開的杯底蓋在下落過程中阻斷激光對射傳感器光束，觸發控制器的視場掃描倒計時信號，控制器開始同步計時間隔時間T₁和T₂，同時缽苗開始自由下落；

2)間隔時間T₁后，補光燈進行單次管內補光作業；

3)間隔時間T₂后，RGB-D相機進行單次缽苗視場掃描作業，RGB-D相機以設定的豎直視角[0，β]和水平視角[-α，+α]進行缽苗圖像抓取，獲得缽苗全景三維深度點云集A和二維RGB圖像B；