專利名稱：一種自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖像采集和圖像處理裝置，具體是一種自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置。
背景技術(shù)：
目前農(nóng)業(yè)氣象觀測中對農(nóng)作物長勢的觀測和記載基本上仍以人工觀測和簡單的器測為主，所獲取的實(shí)際觀測精度有限由于觀測人員的專業(yè)素質(zhì)、熟練程度、觀測習(xí)慣和責(zé)任心等多種原因，其作物生育期、密度、苗情長勢等觀測在取樣、判斷、量化等環(huán)節(jié)上不可 避免地存在主觀因素的影響，故其實(shí)際觀測精度并非人們想象的那樣準(zhǔn)確，氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)迫切需要實(shí)現(xiàn)作物長勢的自動化觀測。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象觀測中對作物長勢的自動化觀測。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置包括CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、負(fù)責(zé)對作物圖像進(jìn)行識別分析的FPGA圖像識別單元、雙口 RAM和采集作物圖像數(shù)據(jù)的高分辨率相機(jī)，所述CPU控制器連接SDRAM存儲器和FLASH存儲器，并通過USB傳輸單元和高分辨率相機(jī)連接；雙口 RAM的一個端口連接CPU控制器，另一端口連接FPGA圖像識別單元。所述CPU控制器還連接有LAN以太網(wǎng)傳輸單元。在作物生長地設(shè)立觀測桿，高分辨率相機(jī)安裝在所述觀測桿的安裝支架上，所述CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、FPGA圖像識別單元、雙口 RAM封裝于殼體內(nèi)，殼體固定于所述觀測桿上。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本裝置通過圖像采集和識別技術(shù)，能夠自動的、連續(xù)的、實(shí)時的進(jìn)行作物長勢的自動化觀測，提高了觀測數(shù)據(jù)的客觀性和可靠性。

圖I是本實(shí)用新型的電路框圖。圖2是本實(shí)用新型現(xiàn)場實(shí)施狀態(tài)圖。圖3是FPGA圖像識別單元對作物圖像進(jìn)行長勢識別和分析的原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)包括CPU控制器、SDRAM (同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)、FLASH (非易失性存儲介質(zhì))、FPGA圖像識別單元、Dual-Port (雙口)RAM、USB傳輸單元和LAN以太網(wǎng)傳輸單元。所述CPU控制器連接SDRAM存儲器和FLASH存儲器，并通過USB傳輸單元和高分辨率相機(jī)連接-M 口 RAM的一個端口連接CPU控制器，另一端口連接FPGA圖像識別單元。CPU控制器還連接LAN以太網(wǎng)傳輸單元，用于連接局域網(wǎng)。高分辨率(千萬像素)相機(jī)HR CAMERA通過USB接口連接到CPU控制器，CPU控制器定時通過USB接口采集原始圖像信息；CPU控制器對采集的原始圖像信息進(jìn)行兩方面處理一是添加時間戳等采樣信息并轉(zhuǎn)換為通用圖像文件格式存入FLASH，作為作物圖像數(shù)據(jù)保存；二是將其和上一次的作物長勢數(shù)據(jù)一起通過Dual-Port RAM轉(zhuǎn)送給FPGA圖像識別單元進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果，即本次的作物長勢數(shù)據(jù)存入FLASH ；FPGA圖像識別單元根據(jù)輸入的作物圖像信息和上一次的作物長勢數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前的作物長勢數(shù)據(jù)并將結(jié)果通過Dual-Port RAM返回給CPU控制器；FPGA圖像識別單元是本裝置的核心器件，負(fù)責(zé)對作物圖像進(jìn)行長勢識別和分析的·計(jì)算工作。FPGA具有架構(gòu)靈活、性能可靠、集成度高等優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)圖像識別計(jì)算的理想架構(gòu)，本裝置的FPGA通過作物在不同發(fā)育期的分化特征來進(jìn)行長勢識別，這些分化特征大體上可分為兩大類漸進(jìn)性的和突變性的。漸進(jìn)性的特征是指兩個階段從圖像上看僅有量的變化，沒有質(zhì)的改變，主要包括的是營養(yǎng)生長階段；突變性的特征是從圖像上看出現(xiàn)了非常明顯的新結(jié)構(gòu)體，主要包括的是生殖生長階段。識別流程如圖3所示，通過圖像處理算法識別出作物在突變性發(fā)育期或漸進(jìn)性發(fā)育期。如圖2所示，在作物生長地設(shè)立觀測桿1，高分辨率相機(jī)2安裝在所述觀測桿I的安裝支架3上，所述CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、FPGA圖像識別單元、雙口 RAM等電路元件封裝于殼體4內(nèi)，殼體4固定于所述觀測桿I上。觀測桿I上端設(shè)有避雷針5。高分辨率相機(jī)2俯視對地面一定范圍內(nèi)的作物進(jìn)行圖像采集。本裝置具備數(shù)據(jù)管理功能，循環(huán)保存最近一個月的作物圖像數(shù)據(jù)和長勢數(shù)據(jù)，并具備檢索和查詢功能；本裝置具備以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)功能，使用者可以在本地將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，也可以通過以太網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程獲取實(shí)時數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型應(yīng)用于中國氣象局農(nóng)業(yè)氣象自動化觀測項(xiàng)目，可對玉米、小麥、水稻等作物進(jìn)行自動化觀測，獲取大量作物長勢原始圖像，其自動計(jì)算出的作物發(fā)育期與人工觀測對比最大誤差不超過2天，達(dá)到了較好的效果，提高了觀測數(shù)據(jù)的客觀性和可靠性。
權(quán)利要求1.一種自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置，其特征是包括CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、負(fù)責(zé)對作物圖像進(jìn)行識別分析的FPGA圖像識別單元、雙口 RAM和采集作物圖像數(shù)據(jù)的高分辨率相機(jī)，所述CPU控制器連接SDRAM存儲器和FLASH存儲器，并通過USB傳輸單元和高分辨率相機(jī)連接；雙口 RAM的一個端口連接CPU控制器，另一端口連接FPGA圖像識別單元。
2.如權(quán)利要求I所述自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置，其特征是，所述CPU控制器還連接有LAN以太網(wǎng)傳輸單元。
3.如權(quán)利要求I所述自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置，其特征是，在作物生長地設(shè)立觀測桿(I)，高分辨率相機(jī)(2 )安裝在所述觀測桿(I)的安裝支架(3 )上，所述CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、FPGA圖像識別單元、雙口 RAM封裝于殼體(4)內(nèi)，殼體(4 )固定于所述觀測桿(I)上。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種自動采集作物圖像和計(jì)算作物長勢的裝置，它包括CPU控制器、SDRAM存儲器、FLASH存儲器、FPGA圖像識別單元、雙口RAM和采集作物圖像數(shù)據(jù)的高分辨率相機(jī)，所述CPU控制器連接SDRAM存儲器和FLASH存儲器，并通過USB傳輸單元和高分辨率相機(jī)連接；雙口RAM的一個端口連接CPU控制器，另一端口連接FPGA圖像識別單元。在作物生長地設(shè)立觀測桿，高分辨率相機(jī)安裝在觀測桿的安裝支架上，其它電路元件封裝于殼體內(nèi)再固定于觀測桿上。其優(yōu)點(diǎn)是本裝置通過圖像采集和識別技術(shù)，能夠自動的、連續(xù)的、實(shí)時的進(jìn)行作物長勢的自動化觀測，提高了觀測數(shù)據(jù)的客觀性和可靠性。
文檔編號H04N7/18GK202798987SQ201220413230
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者金紅偉, 周望, 鄧天旗, 徐愛國, 王建國 申請人:江蘇省無線電科學(xué)研究所有限公司