[發明專利]一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統及控制方法

有效

• 申請號: 202110054674.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112889786B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 劉媛媛;王躍勇;何銘;張永光;王君;周小康;孫嘉慧;韓君鵬;崔舒然;羅代躍
• 申請（專利權）人: 吉林農業大學
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/80;H04N7/18
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 高志光

一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統及控制方法，涉及農田保護性耕作技術領域。本發明為了解決現有農藥噴灑模式造成農藥浪費，給環境造成了污染的問題。本發明包括兩個攝像頭、微處理器、兩個隔離模塊、電磁閥驅動模塊、多個噴頭模塊、報警電路模塊和供電系統，攝像頭將采集的田間地表圖像傳輸到微處理器中，微處理器發出開關控制信號，經過隔離模塊和電磁閥驅動模塊對噴頭模塊進行開關控制，所述隔離模塊可以進行電平轉換并將微處理器與電磁閥驅動模塊進行隔離，所述電磁閥驅動模塊對噴頭模塊進行控制，所述報警電路模塊用于對故障電磁閥進行報警處理，所述的供電系統為微處理器和隔離模塊進行供電。主要用于農田的農藥噴灑。

技術領域

本發明屬于農田保護性耕作技術領域，具體涉及一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統及控制方法。

背景技術

植物保護是農業生產中一個必不可少的環節，植物在生長過程中難免會受到病蟲害的影響，為了保證和促進植物的正常生長，高效的農藥、先進的作業機具以及規范的施藥技術這三個方面都發揮著重要的作用，并且影響農藥利用率和病蟲害的防治效果。

目前我國農藥生產技術已處于世界先進水平，但病蟲害防治過程中不僅農藥利用率低、施藥效果差，而且還造成了農產品中農藥殘留超標、環境污染、作物藥害等一系列問題。據統計，農藥利用率最好的也不足30％，農藥流失量高達60％～70％。

在種植農田時，需要對農田噴灑農藥以防止蟲害，提高農田的產量。而目前對農田進行噴灑使用的噴灑裝置只能對農田的特定位置進行噴灑，特別容易出現部分噴灑過量部分噴灑量不足的情況，會造成農藥的浪費和環境的污染的問題。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是：現有的農藥噴灑技術只能對農田的特定位置進行噴灑，特別容易出現部分噴灑過量部分噴灑量不足的情況，會造成農藥的浪費和環境的污染的問題；進而提供一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統及控制方法。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案是：

一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統，它包括兩根相機支架、兩個攝像頭、微處理器、兩個隔離模塊、電磁閥驅動模塊、多個噴頭模塊、報警電路模塊和供電系統，每根相機支架上設置有一個攝像頭，攝像頭將采集的田間地表圖像傳輸到微處理器中，微處理器發出開關控制信號，經過隔離模塊和電磁閥驅動模塊對噴頭模塊進行開關控制，所述隔離模塊可以進行電平轉換并將微處理器與電磁閥驅動模塊進行隔離，所述電磁閥驅動模塊對噴頭模塊進行控制，所述報警電路模塊用于對故障電磁閥進行報警處理，所述的供電系統為微處理器和隔離模塊進行供電。

一種實時追蹤田間作物苗區的噴藥系統的控制方法，具體操作步驟如下：

步驟一,對攝像頭進行標定校正，實時采集田間圖像，將采集的圖像傳入微處理器中進行實時處理；

步驟二，基于閾值分割算法在微處理器中對兩個攝像頭所采集的兩組田間圖像分別進行分割，分割出秸稈部分和苗區部分；

步驟三，針對兩個攝像頭分別建立一個圖像坐標系，其中以噴桿方向為x軸，每個攝像頭所處的相機支架方向為y軸；

首先，提取出秸稈行中線，并計算出各秸稈行中線與其所處的圖像坐標系中x軸的交點坐標，利用秸稈行中線交點坐標獲得各苗區中線與x軸的交點坐標；

然后，將各苗區中線交點坐標與預置的各噴頭坐標做差值計算，根據差值確定噴頭開關控制信息，微處理器根據控制信息發出電壓信號打開符合判定條件的噴頭。

進一步的，步驟一所述的對攝像頭進行標定校正的過程包括以下步驟：

利用張氏標定法對兩個攝像頭所拍攝的標定板圖像進行標定校正，得到攝像頭各項參數值；

所述的攝像頭各項參數值包括：

攝像頭外參數旋轉矩陣R和平移向量T的值；