[發明專利]一種煙草專用精準噴藥系統

有效

• 申請號: 202110614334.8
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113331160B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王海濤;胡宏民;常劍波;陳沖;趙鳳霞;丁燕芳;宋學立;李耀宇;王潔瓊;董寧禹;楊晉艷;楊軍杰;陳玉國;蒲團偉;吳彥輝;何嘉
• 申請（專利權）人: 河南省農業科學院煙草研究所
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;G06V20/10;G06V10/75;G06V10/82;G06N3/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發明涉及一種煙草專用精準噴藥系統，具體包括：煙草圖像采集模塊：對處于噴藥距離內的煙草植株進行圖像提取，并對煙草植株進行距離的判定；煙草圖像機器視覺處理模塊：提取和獲得煙草圖像中的主體信息，并建立煙草圖像訓練模型；人工智能識別定位模塊：對煙草圖像特征進行提取，輸出煙草植株圖像判定結果；精準噴藥模塊：將輸出的煙草植株圖像的像素位置與煙草植株的實際物理位置進行對齊，從而進行精準噴灑。本發明系統通過圖像識別對煙草植株位置進行精確定位，從而驅動相應的電磁噴閥打開，實現了快速、定向、精準噴藥；如果圖像識別系統中的攝像頭對準空地或其它非綠色目標，則不噴灑農藥，這樣既提高了噴灑的效率，又減少了農藥的浪費。

技術領域

本發明涉及圖像識別與定位、煙草種植技術領域，特別是涉及一種煙草專用精準噴藥系統。

背景技術

煙草是茄科煙草屬植物，一年生或有限多年生草本，全體被腺毛；根粗壯。莖高0.7-2米，基部稍木質化。葉矩圓狀披針形、披針形、矩圓形或卵形，頂端漸尖，基部漸狹至莖成耳狀而半抱莖。花序頂生，圓錐狀，多花；花梗長5-20毫米。蒴果卵狀或矩圓狀，長約等于宿存萼。種子圓形或寬矩圓形，徑約0.5毫米，褐色。夏秋季開花結果。原產于南美洲。中國南北各省區廣為栽培。煙草是喜溫作物，對溫度的反應比較敏感，不同的溫度條件對煙草的品質、產量影響比較大。優質煙草在生育期內對溫度的要求是前期較低、后期較高。煙草植株可作農藥殺蟲劑；亦可藥用，作麻醉、發汗、鎮靜和催吐劑。

煙草植株在生長發育過程易受多種病蟲草害的影響，導致煙葉的產量、質量下降，需要對煙草噴灑多種農藥或生長調節劑。目前煙農普遍使用背負式手動噴霧器或機動噴霧器噴灑農藥，如此費時費力、噴灑效率相對較低，噴頭對裸地，因此亟需研發一種噴灑效率高、能定向噴藥的精準施藥系統，能有效減少農藥浪費及對植煙土壤的污染。

發明內容

本發明通過深度學習算法識別對提取的植株進行多次判定，確保藥物能夠精準噴灑到煙草植株上，有效的節省了藥物噴灑消耗量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種煙草專用精準噴藥系統，包括：

煙草圖像采集模塊：用于對處于噴藥距離內的煙草植株進行圖像提取，并對煙草植株進行距離的判定；

煙草圖像機器視覺處理模塊：用于提取和獲得煙草圖像中的主體信息；

人工智能識別定位模塊：對煙草圖像特征進行提取，輸出煙草植株圖像判定結果；

精準噴藥模塊：將所述輸出的煙草植株圖像的像素位置與煙草植株的實際物理位置進行對齊，從而進行精準噴灑。

優選地，所述煙草圖像采集模塊包括陣線相機和距離傳感器，通過距離閾值結合比較器產生的脈沖觸發所述陣線相機的拍攝中斷，進而采集植株圖像與植株間的距離。

優選地，煙草圖像采集模塊是以煙草植株距離為觸發方式對圖像進行采集的，所述距離傳感器將采集到的距離信號經數模轉換器轉換為數字信號，經過比較器的判定，觸發相機拍攝脈沖并將采集的圖像傳遞給煙草圖像機器視覺處理模塊進行處理。

優選地，所述煙草圖像機器視覺處理模塊的工作流程為：對所述采集到的圖像進行去噪處理，將背景圖像與煙草植株進行分離，提取出煙草植株圖像。

優選地，基于色彩空間變換與亮度均衡調節，對所述煙草植株圖像的亮度色彩信息進行二次校正，得到最終的煙草植株圖像。

優選地，所述人工智能識別定位的具體步驟為：

基于深度神經網絡對所述最終的煙草植株圖像進行特征提取，使用圖像掩膜的形式訓練神經網絡，獲得訓練結果，最終實現圖像中煙草植株的定位。