[發(fā)明專利]一種基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法

在審

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• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN113283287A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳云志;張開祎;岳振宇;張友華;劉心怡
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;A01M7/00;G01D21/02;G05D1/10;G06N3/04
• 代理公司: 深圳科灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44585
• 代理人: 鐘斌

本發(fā)明提供一種基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法。選取一片種植玉米的農(nóng)田，模擬出此塊農(nóng)田的空間圖形，并通過無人機(jī)來制作路徑規(guī)劃，使得無人機(jī)能夠按照特定路線進(jìn)行巡航；無人機(jī)在巡航期間，通過圖像采集設(shè)備對玉米大田的玉米葉片進(jìn)行目標(biāo)檢測，若發(fā)現(xiàn)有異常的玉米葉片，通過攝像頭進(jìn)行圖片的抓取；無人機(jī)的農(nóng)藥噴灑裝置，根據(jù)采集圖像的識(shí)別結(jié)果做出響應(yīng)，通過控制不同的噴頭來噴灑針對性的防治藥物，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)防治；一次作業(yè)完成后，繼續(xù)按照規(guī)劃的路線進(jìn)行巡航，直到將規(guī)劃的路線全部走完。本發(fā)明提供的基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法具有識(shí)別速度快、準(zhǔn)確率高、局限性較小、工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植保領(lǐng)域，尤其涉及一種基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法。

背景技術(shù)

玉米是我國的重要谷類作物，它的種植面積廣、產(chǎn)量高，總產(chǎn)量僅次于水稻位居第二。在玉米的種植過程中，由于許多不可抗力因素導(dǎo)致葉片病害發(fā)生且危害程度逐年加重。玉米病害的存在制約著玉米產(chǎn)量的提高，給農(nóng)民帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失，所以玉米病害的檢測和防治顯得十分重要。而如今以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和視覺觀察來判斷玉米葉片病害，人工噴灑農(nóng)藥的防治技術(shù)，不僅會(huì)消耗過多的人力物力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因操作不當(dāng)導(dǎo)致病原體抵抗力增強(qiáng)。傳統(tǒng)的玉米病害識(shí)別需要通過人眼進(jìn)行鑒定具有識(shí)別速度慢、準(zhǔn)確率低、局限性較大等缺點(diǎn)。同時(shí)玉米病害的防治需要人工進(jìn)行相應(yīng)的農(nóng)藥噴灑，需要消耗大量的人力物力，大面積噴灑導(dǎo)致健康的玉米葉片出現(xiàn)副作用等。

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、遙感技術(shù)、圖像識(shí)別、等技術(shù)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展和應(yīng)用，“智慧農(nóng)業(yè)”應(yīng)運(yùn)而生，旨在利用現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)，解決傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)問題。本發(fā)明將圖像識(shí)別技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)、與全自動(dòng)的農(nóng)藥噴灑相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一種基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上技術(shù)問題，本發(fā)明是基于計(jì)算機(jī)視覺，通過圖像采集設(shè)備和識(shí)別設(shè)備，代替人眼進(jìn)行對目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別的結(jié)果做出相應(yīng)的防治措施，針對不同的玉米病害噴灑不同的防治藥物，在玉米病害精準(zhǔn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，進(jìn)行精準(zhǔn)防治，相比于傳統(tǒng)的人工識(shí)別和防治大大提高了效率。

本發(fā)明提供的基于CNN算法的玉米病害防治無人機(jī)的使用方法，其具體步驟如下：

a、選取一片種植玉米的農(nóng)田，模擬出此塊農(nóng)田的空間圖形，并通過無人機(jī)來制作路徑規(guī)劃，使得無人機(jī)能夠按照特定路線進(jìn)行巡航；

b、無人機(jī)在巡航期間，通過圖像采集設(shè)備對玉米大田的玉米葉片進(jìn)行目標(biāo)檢測，若發(fā)現(xiàn)有異常的玉米葉片，通過圖像采集設(shè)備進(jìn)行圖片的抓取；

c、當(dāng)系統(tǒng)捕獲到葉片的圖像數(shù)據(jù)，將采集到的圖像作為模型輸入到訓(xùn)練好的CNN模型中，卷積層接收圖像，卷積運(yùn)算從輸入特征圖中提取圖塊，并對有的這些圖塊應(yīng)用相同的變換，生成3D張量特征圖，經(jīng)過CNN的運(yùn)算，輸出識(shí)別結(jié)果為玉米病害的類型；

d、無人機(jī)搭載農(nóng)藥噴灑裝置，并配有多個(gè)噴頭和藥箱，每個(gè)藥箱針對不同的玉米病害，配備了不同的防治藥物；

e、無人機(jī)的農(nóng)藥噴灑裝置，根據(jù)采集圖像的識(shí)別結(jié)果做出響應(yīng)，通過控制不同的噴頭來噴灑針對性的防治藥物；

f、一次作業(yè)完成后，繼續(xù)按照規(guī)劃的路線進(jìn)行巡航，直到將規(guī)劃的路線全部走完。

優(yōu)選的，圖像采集設(shè)備包括攝像頭和圖像處理芯片，攝像頭通過對玉米葉片進(jìn)行圖片抓取，再通過圖像處理芯片對圖片進(jìn)行處理后傳輸至CNN模型中進(jìn)行識(shí)別。

優(yōu)選的，每個(gè)藥箱上均安裝有多個(gè)噴頭，每組多個(gè)噴頭均勻分布安裝于多個(gè)藥箱上并均可旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，無人機(jī)上安裝有用于對無人機(jī)電量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的電量監(jiān)測器，每個(gè)藥箱中均安裝有用于檢測藥箱中藥液剩余量的液位傳感器。

優(yōu)選的，無人機(jī)上安裝有用于對無人機(jī)進(jìn)行額外供電的光伏板。