[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210026136.4
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114966732A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寶玉;孫鐵波;劉碧俊;朱凱軒;王皓琪;李萍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G01S17/86
• 分類號: G01S17/86;G01S17/933;G01C21/16;G01C21/20;G01C11/02;G05D1/10
• 代理公司: 鄭州豫原知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41176
• 代理人: 吳林

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)，涉及無人農(nóng)機(jī)噴藥領(lǐng)域，其技術(shù)方案包括噴藥無人農(nóng)機(jī)，噴藥無人農(nóng)機(jī)的內(nèi)部包括中央處理系統(tǒng)，噴藥無人農(nóng)機(jī)的外部安裝有CMOS攝像頭，噴藥無人農(nóng)機(jī)的外部安裝有激光雷達(dá)；中央處理系統(tǒng)的內(nèi)部包括有圖像系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、深度學(xué)習(xí)模塊、噴藥模塊、液位檢測模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，圖像系統(tǒng)的內(nèi)部包括圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像識別模塊，圖像系統(tǒng)對CMOS攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行采集，并對采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過路徑制定模塊能夠結(jié)合INS導(dǎo)航以及北斗導(dǎo)航、霧滴在空中偏移的距離以及田地中作物的分布情況從而生成無人農(nóng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)路徑，進(jìn)而能夠?qū)μ锏刂械淖魑镞M(jìn)行均勻噴灑，降低藥液耗費(fèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人農(nóng)機(jī)噴藥技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，隨著農(nóng)用無人農(nóng)機(jī)技術(shù)的逐漸發(fā)展進(jìn)步，越來越多的農(nóng)用無人農(nóng)機(jī)公司在發(fā)展農(nóng)用無人農(nóng)機(jī)，一些農(nóng)業(yè)大戶，都紛紛引入農(nóng)用無人農(nóng)機(jī)，把它應(yīng)用在實(shí)際農(nóng)田作業(yè)上，利用無人農(nóng)機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑成為一個(gè)趨勢，其可以提高藥液噴灑效率，節(jié)省人工。

經(jīng)檢索，中國專利號為CN109324630A的實(shí)用新型專利，公開了一種無人農(nóng)機(jī)噴藥系統(tǒng)及控制方法，由圖像獲取設(shè)備、圖像傳輸設(shè)備、圖像處理設(shè)備和精準(zhǔn)噴藥設(shè)備4個(gè)部分組成，安裝在無人農(nóng)機(jī)平臺(tái)上的數(shù)碼相機(jī)拍攝獲得水稻田間的圖像，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后通過無線傳輸方式發(fā)送給地面的控制中心；控制中心的核心計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行視覺分析，依次經(jīng)過預(yù)處理、灰度化、二值化后提取圖像特征，獲得圖像中的作物區(qū)域和空缺區(qū)域；然后，對特征圖像進(jìn)行網(wǎng)格化，每幅圖像劃分為4行×4列的網(wǎng)格；計(jì)算機(jī)根據(jù)每個(gè)方格內(nèi)的作物區(qū)域面積形成處方圖，發(fā)回?zé)o人農(nóng)機(jī)上的精準(zhǔn)噴藥設(shè)備中，控制噴頭在飛行過程中的開啟時(shí)機(jī)和程度，從而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格內(nèi)的精準(zhǔn)噴藥，有利于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的推廣與應(yīng)用。

然而在實(shí)際使用過程中上述系統(tǒng)僅能夠通過無人農(nóng)機(jī)外部的圖像進(jìn)行檢測，然后根據(jù)檢測出的圖像進(jìn)行識別，再發(fā)回?zé)o人農(nóng)機(jī)上的精準(zhǔn)噴藥設(shè)備中，控制噴頭在運(yùn)動(dòng)過程中的開啟時(shí)機(jī)和程度，從而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格內(nèi)的精準(zhǔn)噴藥，但在實(shí)際使用中僅通過圖像進(jìn)行識別但缺乏對圖像中距離的檢測，并且對于噴藥的田地來說外部的風(fēng)力以及田地中作物的分布都大大影響無人農(nóng)機(jī)的噴藥效率，因此需要一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在缺乏對圖像中距離的檢測，并且對于噴藥的田地來說外部的風(fēng)力以及田地中作物的分布都大大影響無人農(nóng)機(jī)的噴藥效率的缺點(diǎn)，而提出的一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于機(jī)器視覺的智能農(nóng)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)，包括噴藥無人農(nóng)機(jī)，所述噴藥無人農(nóng)機(jī)的內(nèi)部包括中央處理系統(tǒng)，所述噴藥無人農(nóng)機(jī)的外部安裝有CMOS攝像頭，所述噴藥無人農(nóng)機(jī)的外部安裝有激光雷達(dá)；

所述中央處理系統(tǒng)的內(nèi)部包括有圖像系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、深度學(xué)習(xí)模塊、噴藥模塊、液位檢測模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，所述圖像系統(tǒng)的內(nèi)部包括圖像采集模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像識別模塊，所述圖像系統(tǒng)對所述CMOS攝像頭拍攝的圖像進(jìn)行采集，并對采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，最后對處理后的圖像進(jìn)行識別，所述圖像系統(tǒng)與所述深度學(xué)習(xí)模塊之間通信連接，所述圖像系統(tǒng)將識別出的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿錾疃葘W(xué)習(xí)模塊中；

所述深度學(xué)習(xí)模塊的內(nèi)部包括密集度匹配模塊、平面網(wǎng)格生成模塊和霧滴偏移模塊，根據(jù)所述圖像系統(tǒng)識別出的數(shù)據(jù)對需要進(jìn)行噴藥的田地進(jìn)行平面網(wǎng)格生成，每一個(gè)網(wǎng)格大小為30cm*30cm，并且將生成的圖像數(shù)據(jù)按照單元格密度匹配進(jìn)平面網(wǎng)格中，同時(shí)所述深度學(xué)習(xí)模塊根據(jù)外部風(fēng)速、無人農(nóng)機(jī)移動(dòng)速度以及噴射時(shí)的壓力對藥液形成的霧滴在空中偏移的距離計(jì)算，所述深度學(xué)習(xí)模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鰧?dǎo)航系統(tǒng)中；

所述導(dǎo)航系統(tǒng)的內(nèi)部包括組合導(dǎo)航模塊和路徑制定模塊，所述導(dǎo)航系統(tǒng)通過外部接受到的數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星導(dǎo)航從而對無人農(nóng)機(jī)的工作路徑進(jìn)行制定。

上述技術(shù)方案進(jìn)一步包括：