[發(fā)明專利]一種霧滴沉積量檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110203887.4
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113008742B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊瑋;郝子源;李欣澤;李民贊;孟超;周鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04;G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

本發(fā)明提供一種霧滴沉積量檢測方法及系統(tǒng)，該方法包括：對農(nóng)作物環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取目標(biāo)環(huán)境信息數(shù)據(jù)；將預(yù)設(shè)無人機(jī)作業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)環(huán)境信息數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型中，得到霧滴沉積量的檢測結(jié)果，其中，所述訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型是由樣本無人機(jī)作業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)、樣本環(huán)境信息數(shù)據(jù)，對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到的。本發(fā)明在保留卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法提取數(shù)據(jù)特征優(yōu)勢的同時，降低了模型的運(yùn)算時間，便于實時遠(yuǎn)程檢測霧滴沉積量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)農(nóng)藥檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種霧滴沉積量檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無人機(jī)是精細(xì)農(nóng)業(yè)研究的一個重要領(lǐng)域，其用于噴灑農(nóng)藥防治病蟲害的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上具有重要意義。與傳統(tǒng)的人工背負(fù)式噴霧機(jī)和自走式地面噴霧設(shè)備相比，無人機(jī)具有更高的噴霧高度和更小的霧滴尺寸，因此無人機(jī)的霧滴沉積容易漂移，難以達(dá)到靶標(biāo)。霧滴沉積量是一個重要的指標(biāo)，它代表著單位面積上沉積霧滴的體積。獲得準(zhǔn)確的霧滴沉積量有助于制定合理的噴霧決策，提高噴霧質(zhì)量，降低農(nóng)藥用量。

最常用的霧滴沉積檢測方法為水敏紙檢測，水敏紙采集霧滴后，結(jié)合圖像處理方法分析霧滴沉積信息。這種方法可以直接觀察沉積效果。然而，霧滴沉積檢測的準(zhǔn)確性會受到水敏紙上霧滴重疊和掃描儀分辨率的限制。在一些研究中，通過計算和分析添加到殺蟲劑中的示蹤劑量來間接檢測霧滴沉積。示蹤法能靈敏地檢測霧滴的沉積，且原料成本低。然而，為了獲得但霧滴沉積數(shù)據(jù)的獲取，需要后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜分析。目前還有一些商用產(chǎn)品用于檢測霧滴沉積質(zhì)量，如激光粒度分析儀和葉片濕度傳感器。此外，分析天平已用于直接測量霧滴沉積質(zhì)量。這種設(shè)備在測量霧滴沉積量時是精確的。但該方法價格昂貴，多用于學(xué)術(shù)研究，不適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，有的提出了一種基于yolo網(wǎng)絡(luò)的霧滴沉積圖像檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)方案仍是使用水敏紙收集霧滴，無法避免水敏紙應(yīng)用的缺點，且該系統(tǒng)缺乏便攜性；有的提出一種便攜式航空施藥霧滴沉積量檢測裝置，采用該裝置在作物密集時檢測，會對作物造成損傷，此外，施藥后進(jìn)入大田采集霧滴沉積量，會對人體健康造成危害；有的提出一種植保機(jī)械噴霧作業(yè)霧滴沉積量在線檢測系統(tǒng)，由于使用的電容傳感器輸出電壓與液體的電導(dǎo)率有關(guān)，當(dāng)液體電導(dǎo)率發(fā)生變化時，會影響系統(tǒng)檢測霧滴沉積量的準(zhǔn)確性，同時，航空施藥作業(yè)霧滴粒徑較小，噴灑量較少，而采用電容傳感器，會因其靈敏度不足難以支持微量霧滴沉積量的采集。因此，現(xiàn)在亟需一種霧滴沉積量檢測方法及系統(tǒng)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種霧滴沉積量檢測方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種霧滴沉積量檢測方法，包括：

對農(nóng)作物環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取目標(biāo)環(huán)境信息數(shù)據(jù)；

將預(yù)設(shè)無人機(jī)作業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)和所述目標(biāo)環(huán)境信息數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型中，得到霧滴沉積量的檢測結(jié)果，其中，所述訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型是由標(biāo)記有輸入?yún)?shù)類型標(biāo)簽的樣本無人機(jī)作業(yè)參數(shù)數(shù)據(jù)、樣本環(huán)境信息數(shù)據(jù)，對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到的。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種霧滴沉積量檢測方法，所述訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型通過以下步驟訓(xùn)練得到：

根據(jù)樣本環(huán)境信息數(shù)據(jù)、樣本無人機(jī)作業(yè)參數(shù)及對應(yīng)的樣本霧滴沉積量構(gòu)建訓(xùn)練樣本集；

將所述訓(xùn)練樣本集輸入所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，若滿足預(yù)設(shè)條件，獲取訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種霧滴沉積量檢測方法，所述將所述訓(xùn)練樣本集輸入所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，若滿足預(yù)設(shè)條件，獲取訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型，包括：

將所述訓(xùn)練樣本集輸入所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到預(yù)測霧滴沉積量，根據(jù)預(yù)測霧滴沉積量與樣本霧滴沉積量，獲取所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)值，若判斷獲知所述損失函數(shù)值滿足收斂條件，獲取訓(xùn)練好的霧滴沉積量預(yù)測模型。