农药喷洒速率控制平台

摘要

本发明涉及一种农药喷洒速率控制平台，位于机车上，包括农药喷洒设备、图像采集设备、雾霾处理设备、图像处理设备和数字信号处理器，所述图像采集设备用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器与所述农药喷洒设备和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备的喷洒速率。通过本发明，能够在各种雾霾天气下基于被喷洒农作物的面积实时控制农药喷洒的速率，减少了农药喷洒过程中的人工操作。

主权项

一种农药喷洒速率控制平台，位于机车上，其特征在于，所述平台包括农药喷洒设备、图像采集设备、雾霾处理设备、图像处理设备和数字信号处理器，所述图像采集设备用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器与所述农药喷洒设备和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备的喷洒速率；所述平台还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；固定横杆，位于机车车尾，用于固定所述图像采集设备和所述农药喷洒设备，其中所述图像采集设备和所述农药喷洒设备处于同一高度上且水平相距预设距离；静态存储设备，预存所述预设距离，还用于预存第一比例阈值、第二比例阈值和比例速率对照表，所述比例速率对照表列举了图像中绿色比例与所述农药喷洒设备的喷洒速率的一一对照关系，所述绿色比例为图像中绿色像素数量占据总像素数量的比例；所述雾霾处理设备还包括：存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测机车所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；区域划分子设备，连接所述图像采集设备以接收所述车后农田图像，对所述车后农田图像进行灰度化处理以获得灰度化区域图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化区域图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化区域图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述巡逻区域图像中的对应位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述车后农田图像和所述黑色通道，将所述车后农田图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述车后农田图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述车后农田图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述车后农田图像中每一个像素的像素值包括所述车后农田图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化农田图像；所述图像处理设备还包括：图像平移子设备，连接所述雾霾处理设备以获得所述清晰化农田图像，根据所述预设距离从所述图像采集设备向所述农药喷洒设备一侧平移所述清晰化农田图像，并从平移后的图像中切除平移出所述清晰化农田图像轮廓的图像部分，以获得喷洒区域图像；图像划分子设备，连接所述图像平移子设备以接收所述喷洒区域图像，计算所述喷洒区域图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于等于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，基于绿色像素和非绿色像素将所述喷洒区域图像二值化，以输出二值化喷洒图像；图像滤波子设备，连接所述图像划分子设备以接收所述二值化喷洒图像，基于3×3像素窗口的中值滤波算法对所述二值化喷洒图像滤波，以获得二值化平滑喷洒图像；所述数字信号处理器与所述图像处理设备和所述农药喷洒设备分别连接，计算所述二值化平滑喷洒图像中的绿色比例，当所述绿色比例大于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出启动农药喷洒信号并输出所述绿色比例，当所述绿色比例小于等于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出停止农药喷洒信号；所述农药喷洒设备包括速率控制子设备，用于与所述数字信号处理器和所述静态存储设备分别连接，在接收到所述启动农药喷洒信号后，基于所述绿色比例在所述比例速率对照表中查找与所述绿色比例对应的喷洒速率并作为所述农药喷洒设备的喷洒速率，所述速率控制子设备在接收到所述停止农药喷洒信号，停止工作。