收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于机器视觉的作物对行喷药控制系统研究

饶洪辉  
【摘要】: 我国是一个农业大国,农业的技术装备事关国民经济的竞争力和农业经济的可持续发展。在传统农业中的植保领域,对作物的施药技术十分粗糙,难于适应现代化农业的需要。“农业的根本出路在于机械化”,早在50多年前毛主席就这样提出。现在农业机械化已驶入快车道,采用先进设备使农业生产的各个环节实现智能化和自动化已成为主流。鉴于目前农业植保机械大多是手工和半自动化状况,施药时大都是粗放式喷洒,这样不仅浪费了农药,当作业环境恶劣时容易导致人中毒,而且过量的农药导致作物中农药残留、土壤酸化和地下水污染。这跟现代农业要求精准高效、绿色环保的要求是背道而驰的,同时也对人类生存的环境带来威胁和挑战。国内外研究表明,如果采用精确对准作物(或杂草)施药的话,可节约40%-60%的农药,因此研究喷药的精确化和自动化很有必要。一方面可以改善人们的作业环境,降低劳动强度;另一方面可以提高农药的效率和保护自然环境。 结合目前农业中的研究热点机器视觉技术,本文研究了基于机器视觉的田间作物喷药控制系统,设计了对行喷药控制的硬件装置,即通过CCD摄像头实时采集作物图像,传至计算机经图像处理后提取作物行直线,而后控制步进电机移动喷头进行精确对行喷药。 本文研究时以菜田作物幼苗为作业对象,且假设作物沿行有规律地种植,呈一株一株间隔生长姿态,彼此两株和两行间没有交叠或覆盖。为了使作业场景简化和便于研究,这里暂时不考虑作物之间和行间有杂草的情况。在上述前提下,本文做了以下研究工作,并取得了一定的成果。 (1)作物与背景分割是提取作物行直线的前提,本文研究了绿色作物与背景的分割方法,就改进的分水岭分割算法与其它两种分割方法作了对比,发现分水岭分割算法简单,但耗时较多,对实时田间喷药不适用,最终采用超绿色分割因子(2G-R-B)分割绿色作物与背景。 (2)提取作物行中心线是对行喷药的关键。针对田间绿色作物早期生长的特点,本文提出了一种基于标记信息的Hough变换提取作物行中心线方法。即在超绿色分割作物与背景后采用最大类间方差法二值化图像,对其标记后提取各株作物形心,然后就形心用Hough变换拟合作物行中心线。 (3)考虑计算机实时处理的需要,本文还研究了另外一种提取作物行中心线的方法,即将采集到的作物图像从RGB空间转换到HSI空间,提取其色调分量(H)值后用最大类间方差法二值化,然后经数学形态学腐蚀后再用Hough变换拟合作物行中心线。 (4)设计了作物对行喷药控制装置。针对当前国内大多数研究都采用在移动车辆上固定喷头的方法,本文提出了移动喷头对行控制方法。即用步进电机带动齿轮齿带,齿带上安装喷头来移动对行的装置,实验结果表明了该方法能较好地对准作物行。 (5)针对多个喷头对准多行农作物的难题,本文提出了一种新思路。即由CCD摄像头捕捉作物行后,在水平方向上根据欧几里德距离检测离图像中心点距离最近的作物行为要对准的作物行。 (6)为了确定图像坐标与世界绝对坐标之间的关系,以便精确控制对行的实施,进行了摄像头内外参数的标定并推导了单目视觉测距的公式,并且通过实验验证了其精度。 (7)建立了基于机器视觉的作物对行喷药控制系统,该系统具有较强的鲁棒性。 (8)用VC++编写了基于机器视觉的作物对行喷药控制系统软件。包括图像采集模块、图像预处理模块、作物行中心线提取模块和步进电机对行控制模块。 (9)设计了电源供给系统,由一个12V的铅酸蓄电池经Cotek公司生产的正弦波逆变器逆变后输出220V的交流电,给系统提供电源。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李碧丹;丁天怀;郏东耀;;皮棉异性纤维剔除系统设计[J];农业机械学报;2006年01期
2 陈君;;农产品品质的无损检测技术[J];长春工业大学学报(自然科学版);2006年03期
3 张磊;王书茂;陈兵旗;祝青园;;基于机器视觉的麦田边界检测[J];农业机械学报;2007年02期
4 毛文华,王一鸣,张小超,王月青;基于机器视觉的田间杂草识别技术研究进展[J];农业工程学报;2004年05期
5 王玉顺,郭俊旺,赵晓霞,安爱琴;基于机器视觉的条播排种器性能检测及分析[J];农业机械学报;2005年11期
6 周俊;姬长英;刘成良;;视觉导航农用车辆相对位姿测量新方法(英文)[J];农业工程学报;2006年06期
7 林艾光;孙宝元;马先英;;虾夷扇贝定向检测方法研究[J];大连理工大学学报;2008年01期
8 周增产,张晓文,吴建红,周伟光;黄瓜自动分级系统的研制(英文)[J];农业工程学报;2003年05期
9 谢志勇;张铁中;赵金英;;基于Hough变换的成熟草莓识别技术[J];农业机械学报;2007年03期
10 赵杰文;刘少鹏;邹小波;石吉勇;殷小平;;基于支持向量机的缺陷红枣机器视觉识别[J];农业机械学报;2008年03期
11 饶洪辉;刘燕德;孙旭东;卢卓;周华茂;蒋育华;;基于机器视觉的水稻种子质量在线检测机[J];农机化研究;2009年10期
12 刘建军;姚立健;彭樟林;;基于机器视觉的山核桃等级检测技术[J];浙江农业学报;2010年06期
13 杨丽,张铁中,罗辉;基于机器视觉的组织培养苗自动识别技术[J];农业机械学报;2005年01期
14 赵延军;徐丽明;;基于机器视觉的苹果果袋检测方法[J];中国农业大学学报;2006年01期
15 饶洪辉;姬长英;;基于机器视觉的作物对行喷药控制的研究[J];南京农业大学学报;2007年01期
16 胡波;;利用机器视觉防治草莓苗期杂草的研究[J];微计算机信息;2007年29期
17 金声琅;李玉娟;殷涌光;;采用显微图像识别技术快速检测食品细菌总数[J];农业工程学报;2008年04期
18 黄秀玲;郑加强;赵茂程;;基于自动定向的苹果品质智能分级生产线设计[J];安徽农业科学;2008年07期
19 毛文华;郑永军;张银桥;苑严伟;张小超;;基于机器视觉的草地蝗虫识别方法[J];农业工程学报;2008年11期
20 刘华波;贺立源;李猷;;现代成像技术在农产品品质检测中的应用[J];计算机与现代化;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈宝国;陈树人;尹建军;;基于机器视觉的棉田杂草精确定位研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
2 金晅宏;戴曙光;穆平安;;机器视觉在汽车前照灯配光检测系统中的应用研究[A];第十三届全国汽车检测技术年会论文集[C];2009年
3 罗明智;杜家政;;机器视觉苹果自动分级系统图像处理方案设计[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
4 鲁波;黄坚;朱子伟;;基于机器视觉的LED阵列自动分选系统设计[A];浙江省电子学会2010学术年会论文集[C];2010年
5 何浩;龙淼;王晓婷;王忆文;李辉;;电子白板系统中基于机器视觉的目标识别技术[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
6 管庶安;周龙;陈永强;廖明潮;;机器视觉在粮食品质检测中的应用研究[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年
7 张海潮;邱红专;;加权Kalman filter:应用[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
8 胡庆新;王伟;顾爱华;;基于机器视觉的农产品物料分级检测系统关键技术研究[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
9 陈艳;张漫;刘兆祥;籍颖;马文强;刘春红;;基于Kalman滤波器的机器视觉自动导航定位算法研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
10 杨雪勤;张洪钺;;差分GPS/姿态传感器/机器视觉在飞机着陆定位中的应用[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 龚爱平;基于嵌入式机器视觉的信息采集与处理技术研究[D];浙江大学;2013年
2 葛动元;面向精密制造与检测的机器视觉及智能算法研究[D];华南理工大学;2013年
3 李九灵;可重构的机器视觉在线检测方法的研究[D];武汉科技大学;2013年
4 刘波;机器视觉水中图像特征提取与对象辨识研究[D];大连理工大学;2013年
5 丁萌;空间探测器着陆过程中的机器视觉关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 徐剑坤;基于机器视觉的巷道变形实时监测预警技术研究[D];中国矿业大学;2012年
7 盛遵冰;机器视觉图像检测与定位系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
9 许海霞;机器视觉标定与目标检测跟踪方法及其应用研究[D];湖南大学;2011年
10 成芳;稻种质量的机器视觉无损检测研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴珂;基于机器视觉的弹片质量在线检测系统[D];重庆大学;2010年
2 程现彬;基于机器视觉的小直径工件检测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
3 袁云峰;基于机器视觉的溶液pH值测试的试验研究[D];广西大学;2002年
4 晁攀攀;基于机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测技术研究[D];电子科技大学;2010年
5 刘华冠;基于机器视觉的袋装物料位姿自动识别研究[D];济南大学;2011年
6 阮晓虹;基于机器视觉的触点零件在线检测系统研究[D];上海交通大学;2010年
7 刘学山;基于机器视觉的锂离子电池极片检测系统的研究与设计[D];华南理工大学;2010年
8 王强;基于机器视觉的检测识别系统研究及应用[D];电子科技大学;2010年
9 王磊;基于机器视觉的电池表面缺陷检测技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
10 赵娇洁;基于机器视觉的汽车轮毂形状识别算法研究[D];沈阳师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李剑琦;机器视觉行业整合正热 中国市场尚处萌芽期[N];机电商报;2005年
2 袁中;邦纳机器视觉在食品及医药包装行业中的应用[N];中国包装报;2009年
3 本报记者 李剑琦;西门子成功并购RVSI Acuity CiMatrix 意欲扩充机器视觉版图[N];机电商报;2005年
4 陈蕾;康耐视向中国多所大学捐赠机器视觉产品加强与高校合作[N];中国包装报;2010年
5 齐齐哈尔大学计算机系讲师 赵鑫;新技术在数字娱乐和动漫领域的应用[N];齐齐哈尔日报;2008年
6 记者 李跃辉通讯员 杨凡;用知识产权抢占市场[N];中国知识产权报;2008年
7 天笑;1394接口新标准即将推出 成USB新挑战[N];电子资讯时报;2008年
8 本报记者 李剑琦;与Euresys策略联盟 凌华中国战略加速升级?[N];机电商报;2005年
9 陈蕾;机器视觉系统帮助杜绝食品安全瑕疵[N];中国包装报;2008年
10 陈文;康耐视为广东泰科产品保驾护航[N];中国包装报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978