車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，包括車尾噴灑固定桿、攝像機(jī)、農(nóng)藥噴頭和ARM10處理器，所述攝像機(jī)和所述農(nóng)藥噴頭都固定在所述車尾噴灑固定桿的同一高度上且水平相距預(yù)設(shè)距離，所述攝像機(jī)用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述農(nóng)藥噴頭用于對車后農(nóng)田噴灑農(nóng)藥，所述ARM10處理器用于基于所述車后農(nóng)田圖像控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率。通過本實用新型，能夠以車載噴藥的方式實現(xiàn)農(nóng)藥的自動噴灑，并基于被噴灑農(nóng)作物的多少實時控制農(nóng)藥噴灑的速率，提高了農(nóng)藥噴灑的智能化程度。
【專利說明】車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及農(nóng)藥噴灑管理領(lǐng)域，尤其涉及一種車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用農(nóng)藥對農(nóng)作物進(jìn)行噴灑，殺死農(nóng)作物上的害蟲，以保障農(nóng)作物的正常生長。農(nóng)藥的使用為農(nóng)業(yè)的豐收起到了積極作用，但現(xiàn)實中，農(nóng)藥的噴灑狀況令人擔(dān)憂。
[0003]當(dāng)前的農(nóng)藥噴灑過于粗放，例如，僅僅針對田地面積確定農(nóng)藥噴灑的劑量，而沒有根據(jù)田中農(nóng)作物的生長狀況制定因地制宜的噴灑方案，導(dǎo)致一些農(nóng)作物生長旺盛的地方，噴灑的農(nóng)藥相對不足，難以滿足完全殺蟲的效果，而在一些農(nóng)作物生長緩慢的地方，噴灑的農(nóng)藥相對過多，直接影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，還對田地造成嚴(yán)重的化學(xué)污染。
[0004]同時，人工噴灑的模式仍然是農(nóng)藥噴灑的主要手段，這種模式過度依靠操作人員的經(jīng)驗，科學(xué)程度不高，容易造成農(nóng)藥的濫用，另外，人工模式的勞動強(qiáng)度大，操作人員直接接觸農(nóng)藥，人身極易受到農(nóng)藥的傷害，最主要的是，這種模式是通過操作人員緩慢前進(jìn)來推動農(nóng)藥的噴灑，噴灑效率不高。
[0005]因此，需要一種新的農(nóng)藥噴灑的技術(shù)方案，能夠?qū)崟r獲取被噴灑區(qū)域的農(nóng)作物生長狀況，根據(jù)農(nóng)作物生長狀況確定噴灑的劑量，自動控制農(nóng)藥噴灑設(shè)備的噴灑，而且能夠采用機(jī)械推進(jìn)的方式，提高農(nóng)藥噴灑的效率。
實用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，通過引入攝像裝置對農(nóng)田實際狀況進(jìn)行拍攝，引入多種圖像處理裝置對農(nóng)田圖像進(jìn)行圖像平移、劃分、濾波和分析，基于綠色像素數(shù)量占據(jù)圖像總像素的比例，確定農(nóng)藥的噴灑劑量，控制噴灑設(shè)備自動進(jìn)行噴灑，本實用新型的噴灑系統(tǒng)設(shè)置在車載平臺上，極大地提高了農(nóng)藥的噴灑效率，適合大面積的農(nóng)藥噴灑，另外，本實用新型還避免操作人員與農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)直接接觸，保障操作人員的身心健康不受損壞。
[0007]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，所述噴灑系統(tǒng)包括車尾噴灑固定桿、攝像機(jī)、農(nóng)藥噴頭和ARMlO處理器，所述攝像機(jī)和所述農(nóng)藥噴頭都固定在所述車尾噴灑固定桿的同一高度上且水平相距預(yù)設(shè)距離，所述攝像機(jī)用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述農(nóng)藥噴頭用于對車后農(nóng)田噴灑農(nóng)藥，所述ARMlO處理器用于基于所述車后農(nóng)田圖像控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率。
[0008]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)還包括用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的輸入，設(shè)定第一比例閾值、第二比例閾值和剩余農(nóng)藥閾值；存儲設(shè)備，預(yù)存所述預(yù)設(shè)距離，連接所述用戶輸入設(shè)備以接收并存儲所述第一比例閾值、所述第二比例閾值和所述剩余農(nóng)藥閾值，還預(yù)存比例速率對照表，所述比例速率對照表列舉了圖像中綠色比例與所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率的一一對照關(guān)系，所述綠色比例為圖像中綠色像素數(shù)量占據(jù)總像素數(shù)量的比例；圖像平移設(shè)備，連接所述攝像機(jī)以獲得所述車后農(nóng)田圖像，根據(jù)所述預(yù)設(shè)距離從所述攝像機(jī)向所述農(nóng)藥噴頭一側(cè)平移所述車后農(nóng)田圖像，并從平移后的圖像中切除平移出所述車后農(nóng)田圖像輪廓的圖像部分，以獲得噴灑區(qū)域圖像；圖像劃分設(shè)備，連接所述圖像平移設(shè)備以接收所述噴灑區(qū)域圖像，計算所述噴灑區(qū)域圖像中每一個像素的綠色分量值在亮度值中所占的比例數(shù)值，當(dāng)所述比例數(shù)值大于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為綠色像素，當(dāng)所述比例數(shù)值小于等于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為非綠色像素，基于綠色像素和非綠色像素將所述噴灑區(qū)域圖像二值化，以輸出二值化噴灑圖像；圖像濾波設(shè)備，連接所述圖像劃分設(shè)備以接收所述二值化噴灑圖像，基于二維小波濾波算法對所述二值化噴灑圖像濾波，以獲得二值化平滑噴灑圖像；流量控制器，連接所述存儲設(shè)備，用于實時控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率；噴灑電磁換向閥，位于所述流量控制器和所述農(nóng)藥噴頭之間，用于控制所述農(nóng)藥噴頭的開關(guān)；農(nóng)藥儲存容器，連接所述農(nóng)藥噴頭，用于容納當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺預(yù)先調(diào)制的農(nóng)藥；農(nóng)藥剩余容量檢測器，位于所述農(nóng)藥儲存容器中，通過檢測剩余農(nóng)藥在所述農(nóng)藥儲存容器中的高度，計算農(nóng)藥剩余容量；供電設(shè)備，用于為所述噴灑系統(tǒng)內(nèi)除了所述供電設(shè)備以外的電子設(shè)備提供電力供應(yīng)，并在所述ARMlO處理器的控制下對所述噴灑系統(tǒng)執(zhí)行電源管理；所述ARMlO處理器與所述圖像濾波設(shè)備、所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥、所述農(nóng)藥剩余容量檢測器和所述供電設(shè)備分別連接，計算所述二值化平滑噴灑圖像中的綠色比例，當(dāng)所述綠色比例大于所述第二比例閾值時，輸出啟動農(nóng)藥噴灑信號并輸出所述綠色比例，當(dāng)所述綠色比例小于等于所述第二比例閾值時，輸出停止農(nóng)藥噴灑信號；所述ARMlO處理器還在接收到的所述農(nóng)藥剩余容量小于等于所述剩余農(nóng)藥閾值時，輸出農(nóng)藥不足報警信號；顯示設(shè)備，與所述ARMlO處理器連接，用于實時顯示與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于實時顯示所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量；無線通訊接口，與所述ARMlO處理器連接，用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺無線輸出與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺無線輸出所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量；其中，所述流量控制器在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，基于所述綠色比例在所述比例速率對照表中查找與所述綠色比例對應(yīng)的噴灑速率并作為所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率，所述流量控制器在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號，停止工作；所述噴灑電磁換向閥在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，打開所述農(nóng)藥噴頭，在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號后，關(guān)閉所述農(nóng)藥噴頭。
[0009]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述噴灑系統(tǒng)還包括語音報警設(shè)備，連接所述ARMlO處理器，用于播放與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的語音文件。
[0010]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述語音報警設(shè)備為揚(yáng)聲器。
[0011]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述用戶輸入設(shè)備、所述存儲設(shè)備、所述圖像平移設(shè)備、所述圖像劃分設(shè)備、所述圖像濾波設(shè)備、所述ARMlO處理器、所述供電設(shè)備、所述顯示設(shè)備和所述無線通訊接口都位于車輛的前端儀表盤內(nèi)，所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥、所述農(nóng)藥儲存容器和所述農(nóng)藥剩余容量檢測器都位于車尾。
[0012]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述無線通訊接口通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)或4G通信網(wǎng)絡(luò)與所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺實現(xiàn)雙向無線通信鏈路連接。
[0013]更具體地，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述ARMlO處理器還與所述攝像機(jī)連接，以控制所述攝像機(jī)定時拍攝車后農(nóng)田圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的實施方案進(jìn)行描述，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本實用新型實施方案示出的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。

【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本實用新型的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)的實施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]現(xiàn)有技術(shù)的農(nóng)藥噴灑建立在人工噴灑模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)度緩慢，噴灑模式不夠精細(xì)，對操作人員的人身造成危害，已經(jīng)不能滿足大面積農(nóng)作物種植的需求，不能滿足以人為本的人文關(guān)懷的需求。需要一種農(nóng)藥自動噴灑模式，替代現(xiàn)有的人工噴灑模式，為農(nóng)田的耕作者和農(nóng)業(yè)管理部門提供方面。
[0018]研究農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)的目的是以旱田作物，例如棉花、小麥和玉米，為施藥目標(biāo)，實時采集目標(biāo)狀態(tài)圖像，利用圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行分析與處理，對何時噴灑農(nóng)藥、噴灑多少劑量的農(nóng)藥做出科學(xué)決策并自動控制完成施藥作業(yè)，最終設(shè)計并建立出一套適用于大面積農(nóng)田農(nóng)藥噴灑的智能化機(jī)器系統(tǒng)，運(yùn)用嵌入式控制系統(tǒng)為農(nóng)藥噴灑的準(zhǔn)確、高效、低耗、減少污染提供有力的理論和技術(shù)支持。
[0019]本實用新型的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，以車輛為平臺，期望實現(xiàn)以下功能:通過視覺分析系統(tǒng)完成對當(dāng)前農(nóng)田圖像的采集及處理，判斷在自然光照射條件下所攝取的圖像中是否有綠色植物，以及如果有，綠色植物在攝取圖像中的覆蓋面積是多少，從而控制農(nóng)藥的自動噴灑動作。
[0020]圖1為根據(jù)本實用新型實施方案示出的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖，如圖1所示，所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)包括車尾噴灑固定桿、攝像機(jī)1、農(nóng)藥噴頭2、供電設(shè)備3、ARMlO處理器4、無線通信接口 5，所述攝像機(jī)I和所述農(nóng)藥噴頭2都固定在所述車尾噴灑固定桿的同一高度上且水平相距預(yù)設(shè)距離，所述攝像機(jī)I用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述農(nóng)藥噴頭2用于對車后農(nóng)田噴灑農(nóng)藥，所述ARMlO處理器4用于基于所述車后農(nóng)田圖像控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率，所述無線通信接口 5通過雙向無線通信鏈路與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺6無線連接，其中，所述ARMlO處理器4與所述攝像機(jī)1、所述農(nóng)藥噴頭2、所述供電設(shè)備3和所述無線通信接口 5分別連接。
[0021]接著，對本實用新型的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)進(jìn)行更具體的說明。
[0022]所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)還包括用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的輸入，設(shè)定第一比例閾值、第二比例閾值和剩余農(nóng)藥閾值；存儲設(shè)備，預(yù)存所述預(yù)設(shè)距離，連接所述用戶輸入設(shè)備以接收并存儲所述第一比例閾值、所述第二比例閾值和所述剩余農(nóng)藥閾值，還預(yù)存比例速率對照表，所述比例速率對照表列舉了圖像中綠色比例與所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率的一一對照關(guān)系，所述綠色比例為圖像中綠色像素數(shù)量占據(jù)總像素數(shù)量的比例。
[0023]所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)還包括圖像平移設(shè)備，連接所述攝像機(jī)以獲得所述車后農(nóng)田圖像，根據(jù)所述預(yù)設(shè)距離從所述攝像機(jī)向所述農(nóng)藥噴頭一側(cè)平移所述車后農(nóng)田圖像，并從平移后的圖像中切除平移出所述車后農(nóng)田圖像輪廓的圖像部分，以獲得噴灑區(qū)域圖像；圖像劃分設(shè)備，連接所述圖像平移設(shè)備以接收所述噴灑區(qū)域圖像，計算所述噴灑區(qū)域圖像中每一個像素的綠色分量值在亮度值中所占的比例數(shù)值，當(dāng)所述比例數(shù)值大于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為綠色像素，當(dāng)所述比例數(shù)值小于等于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為非綠色像素，基于綠色像素和非綠色像素將所述噴灑區(qū)域圖像二值化，以輸出二值化噴灑圖像；圖像濾波設(shè)備，連接所述圖像劃分設(shè)備以接收所述二值化噴灑圖像，基于二維小波濾波算法對所述二值化噴灑圖像濾波，以獲得二值化平滑噴灑圖像。
[0024]所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)還包括流量控制器，連接所述存儲設(shè)備，用于實時控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率；噴灑電磁換向閥，位于所述流量控制器和所述農(nóng)藥噴頭之間，用于控制所述農(nóng)藥噴頭的開關(guān)；農(nóng)藥儲存容器，連接所述農(nóng)藥噴頭，用于容納當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺預(yù)先調(diào)制的農(nóng)藥；農(nóng)藥剩余容量檢測器，位于所述農(nóng)藥儲存容器中，通過檢測剩余農(nóng)藥在所述農(nóng)藥儲存容器中的高度，計算農(nóng)藥剩余容量。
[0025]所述供電設(shè)備3，用于為所述噴灑系統(tǒng)內(nèi)除了所述供電設(shè)備3以外的電子設(shè)備提供電力供應(yīng)，并在所述ARMlO處理器4的控制下對所述噴灑系統(tǒng)執(zhí)行電源管理。
[0026]所述ARMlO處理器4與所述圖像濾波設(shè)備、所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥和所述農(nóng)藥剩余容量檢測器分別連接，計算所述二值化平滑噴灑圖像中的綠色比例，當(dāng)所述綠色比例大于所述第二比例閾值時，輸出啟動農(nóng)藥噴灑信號并輸出所述綠色比例，當(dāng)所述綠色比例小于等于所述第二比例閾值時，輸出停止農(nóng)藥噴灑信號；所述ARMlO處理器4還在接收到的所述農(nóng)藥剩余容量小于等于所述剩余農(nóng)藥閾值時，輸出農(nóng)藥不足報警信號。
[0027]所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)還包括顯示設(shè)備，與所述ARMlO處理器4連接，用于實時顯示與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于實時顯示所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量。
[0028]所述無線通訊接口 5，與所述ARMlO處理器4連接，用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺6無線輸出與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺無線輸出所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量。
[0029]其中，所述流量控制器在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，基于所述綠色比例在所述比例速率對照表中查找與所述綠色比例對應(yīng)的噴灑速率并作為所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率，所述流量控制器在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號，停止工作；所述噴灑電磁換向閥在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，打開所述農(nóng)藥噴頭，在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號后，關(guān)閉所述農(nóng)藥噴頭。
[0030]所述車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)中，所述噴灑系統(tǒng)還可以包括語音報警設(shè)備，連接所述ARMlO處理器4，用于播放與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的語音文件，所述語音報警設(shè)備可選為揚(yáng)聲器，所述用戶輸入設(shè)備、所述存儲設(shè)備、所述圖像平移設(shè)備、所述圖像劃分設(shè)備、所述圖像濾波設(shè)備、所述ARMlO處理器
4、所述供電設(shè)備3、所述顯示設(shè)備和所述無線通訊接口 5都位于車輛的前端儀表盤內(nèi)，所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥、所述農(nóng)藥儲存容器和所述農(nóng)藥剩余容量檢測器都位于車尾，所述無線通訊接5通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)或4G通信網(wǎng)絡(luò)與所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺6實現(xiàn)雙向無線通信鏈路連接，所述ARMlO處理器4還與所述攝像機(jī)I連接，以控制所述攝像機(jī)I定時拍攝車后農(nóng)田圖像。
[0031]另外，作為SOC(System On Chip)的典型應(yīng)用，手持電話、機(jī)頂盒、數(shù)碼像機(jī)、GPS、個人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等產(chǎn)品的市場需求越來越大。目前，基于ARM的處理器以其高速度、低功耗等諸多優(yōu)異的性能而成為上述各類產(chǎn)品中選用較多的處理器。ARM處理器分為ARM7、ARM9、ARMlO以及StrongARM等幾類，其中每一類又根據(jù)其各自包含的功能模塊而分成多種構(gòu)成。
[0032]ARM7處理器采用ARMV4T (Newman)結(jié)構(gòu)，分為三級流水，空間統(tǒng)一的指令與數(shù)據(jù)Cache,平均功耗為0.6mff/MHz,時鐘速度為66MHz，每條指令平均執(zhí)行1.9個時鐘周期。其中的 ARM710，ARM720 和 ARM740 為內(nèi)帶 Cache 的 ARM 核。
[0033]ARM9處理器，采用ARMV4T (Harvard)結(jié)構(gòu)，五級流水處理以及分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗為0.7mff/MHz,時鐘速度為120MHz-200MHz，每條指令平均執(zhí)行1.5個時鐘周期。與ARM7系列相似，其中的ARM920、ARM940和ARM9E為含Cache的CPU核，性能為132MIPS (120MHz 時鐘，3.3V 供電)或 220MIPS (200MHz 時鐘)。
[0034]ARMlO處理器，采用ARMV5T結(jié)構(gòu)，六級流水處理，指令與數(shù)據(jù)分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗為100mW,時鐘速度為300MHz，每條指令平均執(zhí)行1.2個周期，其中ARM1020為帶Cache的版本。
[0035]ARM的硬件開發(fā)工具主要包括兩類仿真器，一是JTAG仿真器，二是全功能在線仿真器。前者是利用ARM處理器中的調(diào)試模塊的功能，通過其JTAG邊界掃描口來與仿真器連接，這種方式的仿真器比較便宜，連接比較方便，但由于僅通過十幾條線來調(diào)試，因而功能有局限。目前ARM處理器的JTAG仿真器在市場上比較流行的是EPI公司的JEENI和MAJIC，著名的德國Lauterbach公司有一款通用JTAG/BDM/0NCE仿真器TRACE32-1⑶也能夠很好的支持ARM系列處理器。對于全功能在線仿真器來說，由于其信真頭完全取代目標(biāo)板上的CPU,因而功能非常強(qiáng)大。但這類仿真器為了能夠全速仿真時鐘速度高于10MHz的處理器，通常必須采用極其復(fù)雜的設(shè)計和工藝，因而其價格比較昂貴。
[0036]另外，小波濾波器是基于小波變換的濾波器，與Fourier變換相比，小波變換是空間(時間)和頻率的局部變換，因而能有效地從信號中提取信息。通過伸縮和平移等運(yùn)算功能可對函數(shù)或信號進(jìn)行多尺度的細(xì)化分析，解決了 Fourier變換不能解決的許多困難問題。小波變換聯(lián)系了應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、信號與信息處理、圖像處理、地震勘探等多個學(xué)科。數(shù)學(xué)家認(rèn)為，小波分析是一個新的數(shù)學(xué)分支，它是泛函分析、Fourier分析、樣條分析、數(shù)值分析的完美結(jié)晶；信號和信息處理專家認(rèn)為，小波分析是時間-尺度分析和多分辨分析的一種新技術(shù)，它在信號分析、語音合成、圖像識別、計算機(jī)視覺、數(shù)據(jù)壓縮、地震勘探、大氣與海洋波分析等方面的研究都取得了有科學(xué)意義和應(yīng)用價值的成果。
[0037]信號分析的主要目的是尋找一種簡單有效的信號變換方法，使信號所包含的重要信息能顯現(xiàn)出來。小波分析屬于信號時頻分析的一種，在小波分析出現(xiàn)之前，傅立葉變換是信號處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛、效果最好的一種分析手段。傅立葉變換是時域到頻域互相轉(zhuǎn)化的工具，從物理意義上講，傅立葉變換的實質(zhì)是把這個波形分解成不同頻率的正弦波的疊加和。正是傅立葉變換的這種重要的物理意義，決定了傅立葉變換在信號分析和信號處理中的獨(dú)特地位。傅立葉變換用在兩個方向上都無限伸展的正弦曲線波作為正交基函數(shù)，把周期函數(shù)展成傅立葉級數(shù)，把非周期函數(shù)展成傅立葉積分，利用傅立葉變換對函數(shù)作頻譜分析，反映了整個信號的時間頻譜特性，較好地揭示了平穩(wěn)信號的特征。
[0038]小波變換是一種新的變換分析方法，它繼承和發(fā)展了短時傅立葉變換局部化的思想，同時又克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點(diǎn)，能夠提供一個隨頻率改變的“時間-頻率”窗口，是進(jìn)行信號時頻分析和處理的理想工具。它的主要特點(diǎn)是通過變換能夠充分突出問題某些方面的特征，因此，小波變換在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用，特別是小波變換的離散數(shù)字算法已被廣泛用于許多問題的變換研究中。從此，小波變換越來越引起人們的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域來越來越廣泛。
[0039]采用本實用新型的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，針對現(xiàn)有農(nóng)藥人工噴灑模式自動化水平低、對農(nóng)田和操作人員易造成損害的技術(shù)問題，借用車輛作為農(nóng)藥運(yùn)輸和噴灑平臺，對實時拍攝的農(nóng)作物圖像進(jìn)行分析，判斷當(dāng)前農(nóng)作物所需的農(nóng)藥劑量，自動進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，避免了人工操作，加快了農(nóng)藥噴灑速度，從而更適用于大面積農(nóng)田的快速噴藥。
[0040]可以理解的是，雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本實用新型。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述農(nóng)藥噴灑裝置包括車尾噴灑固定桿、攝像機(jī)、農(nóng)藥噴頭和ARM1處理器，所述攝像機(jī)和所述農(nóng)藥噴頭都固定在所述車尾噴灑固定桿的同一高度上且水平相距預(yù)設(shè)距離，所述攝像機(jī)用于拍攝車后農(nóng)田圖像，所述農(nóng)藥噴頭用于對車后農(nóng)田噴灑農(nóng)藥，所述ARMlO處理器用于基于所述車后農(nóng)田圖像控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率。
2.如權(quán)利要求1所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述噴灑系統(tǒng)還包括: 用戶輸入設(shè)備，用于根據(jù)用戶的輸入，設(shè)定第一比例閾值、第二比例閾值和剩余農(nóng)藥閾值； 存儲設(shè)備，預(yù)存所述預(yù)設(shè)距離，連接所述用戶輸入設(shè)備以接收并存儲所述第一比例閾值、所述第二比例閾值和所述剩余農(nóng)藥閾值，還預(yù)存比例速率對照表，所述比例速率對照表列舉了圖像中綠色比例與所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率的一一對照關(guān)系，所述綠色比例為圖像中綠色像素數(shù)量占據(jù)總像素數(shù)量的比例； 圖像平移設(shè)備，連接所述攝像機(jī)以獲得所述車后農(nóng)田圖像，根據(jù)所述預(yù)設(shè)距離從所述攝像機(jī)向所述農(nóng)藥噴頭一側(cè)平移所述車后農(nóng)田圖像，并從平移后的圖像中切除平移出所述車后農(nóng)田圖像輪廓的圖像部分，以獲得噴灑區(qū)域圖像； 圖像劃分設(shè)備，連接所述圖像平移設(shè)備以接收所述噴灑區(qū)域圖像，計算所述噴灑區(qū)域圖像中每一個像素的綠色分量值在亮度值中所占的比例數(shù)值，當(dāng)所述比例數(shù)值大于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為綠色像素，當(dāng)所述比例數(shù)值小于等于所述第一比例閾值時，所述比例數(shù)值對應(yīng)的像素為非綠色像素，基于綠色像素和非綠色像素將所述噴灑區(qū)域圖像二值化，以輸出二值化噴灑圖像； 圖像濾波設(shè)備，連接所述圖像劃分設(shè)備以接收所述二值化噴灑圖像，基于二維小波濾波算法對所述二值化噴灑圖像濾波，以獲得二值化平滑噴灑圖像； 流量控制器，連接所述存儲設(shè)備，用于實時控制所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率； 噴灑電磁換向閥，位于所述流量控制器和所述農(nóng)藥噴頭之間，用于控制所述農(nóng)藥噴頭的開關(guān)； 農(nóng)藥儲存容器，連接所述農(nóng)藥噴頭，用于容納當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺預(yù)先調(diào)制的農(nóng)藥；農(nóng)藥剩余容量檢測器，位于所述農(nóng)藥儲存容器中，通過檢測剩余農(nóng)藥在所述農(nóng)藥儲存容器中的高度，計算農(nóng)藥剩余容量； 供電設(shè)備，用于為所述噴灑系統(tǒng)內(nèi)除了所述供電設(shè)備以外的電子設(shè)備提供電力供應(yīng)，并在所述ARMlO處理器的控制下對所述噴灑系統(tǒng)執(zhí)行電源管理； 所述ARMlO處理器與所述圖像濾波設(shè)備、所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥、所述農(nóng)藥剩余容量檢測器和所述供電設(shè)備分別連接，計算所述二值化平滑噴灑圖像中的綠色比例，當(dāng)所述綠色比例大于所述第二比例閾值時，輸出啟動農(nóng)藥噴灑信號并輸出所述綠色比例，當(dāng)所述綠色比例小于等于所述第二比例閾值時，輸出停止農(nóng)藥噴灑信號；所述ARMlO處理器還在接收到的所述農(nóng)藥剩余容量小于等于所述剩余農(nóng)藥閾值時，輸出農(nóng)藥不足報警信號; 顯示設(shè)備，與所述ARMlO處理器連接，用于實時顯示與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于實時顯示所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量； 無線通訊接口，與所述ARMlO處理器連接，用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺無線輸出與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的文字信息，還用于向所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺無線輸出所述綠色比例和所述農(nóng)藥剩余容量； 其中，所述流量控制器在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，基于所述綠色比例在所述比例速率對照表中查找與所述綠色比例對應(yīng)的噴灑速率并作為所述農(nóng)藥噴頭的噴灑速率，所述流量控制器在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號，停止工作；所述噴灑電磁換向閥在接收到所述啟動農(nóng)藥噴灑信號后，打開所述農(nóng)藥噴頭，在接收到所述停止農(nóng)藥噴灑信號后，關(guān)閉所述農(nóng)藥嗔頭。
3.如權(quán)利要求2所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于，所述噴灑系統(tǒng)還包括: 語音報警設(shè)備，連接所述ARMlO處理器，用于播放與所述啟動農(nóng)藥噴灑信號、所述停止農(nóng)藥噴灑信號或所述農(nóng)藥不足報警信號對應(yīng)的語音文件。
4.如權(quán)利要求3所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于: 所述語音報警設(shè)備為揚(yáng)聲器。
5.如權(quán)利要求2所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于: 所述用戶輸入設(shè)備、所述存儲設(shè)備、所述圖像平移設(shè)備、所述圖像劃分設(shè)備、所述圖像濾波設(shè)備、所述ARMlO處理器、所述供電設(shè)備、所述顯示設(shè)備和所述無線通訊接口都位于車輛的前端儀表盤內(nèi)，所述流量控制器、所述噴灑電磁換向閥、所述農(nóng)藥儲存容器和所述農(nóng)藥剩余容量檢測器都位于車尾。
6.如權(quán)利要求2所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于: 所述無線通訊接口通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)或4G通信網(wǎng)絡(luò)與所述當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局管理平臺實現(xiàn)雙向無線通信鏈路連接。
7.如權(quán)利要求2所述的車載農(nóng)藥自動噴灑系統(tǒng)，其特征在于: 所述ARMlO處理器還與所述攝像機(jī)連接，以控制所述攝像機(jī)定時拍攝車后農(nóng)田圖像。
【文檔編號】A01M7/00GK204090855SQ201420544082
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:無錫北斗星通信息科技有限公司