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噴藥控制長期以來,人們在農(nóng)作物病蟲害防治過程中都是采取人工噴灑,一方面對人身傷害很大,另一方面不能精確對準(zhǔn)農(nóng)作物,不僅浪費(fèi)了農(nóng)藥,而且噴在土壤中的農(nóng)藥易造成環(huán)境污染。機(jī)器視覺技術(shù)以其代替人眼進(jìn)行測量和判斷的特點(diǎn),在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用中表現(xiàn)出了強(qiáng)大的活力。因此將機(jī)器視覺引入農(nóng)藥施藥控制,研制一種基于機(jī)器視覺的高效可行的噴藥裝置,讓機(jī)器代替人在田間作業(yè)的同時(shí)能比較精準(zhǔn)地對準(zhǔn)農(nóng)作物噴藥,以降低人的勞動強(qiáng)度,對提高藥效和保護(hù)農(nóng)田環(huán)境具有十分重大的意義。
本文設(shè)計(jì)了一套基于機(jī)器視覺的作物對行噴藥控制系統(tǒng)。首先由CCD工業(yè)相機(jī)拍攝成行作物圖像,提取其色調(diào)值圖像并用最大類間方差法二值化后,經(jīng)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)腐蝕后用Hough變換方法擬合作物行中心線,最后步進(jìn)電機(jī)移動其噴頭標(biāo)識來對準(zhǔn)此作物行。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的正確性。
基于機(jī)器視覺的自動施藥技術(shù)難點(diǎn)主要有以下3個(gè)方面。
一是施藥目標(biāo)的自動識別。如何讓機(jī)器代替人在復(fù)雜的農(nóng)田環(huán)境中自動識別農(nóng)作物,這是自動施藥必須首先解決的問題。作物的識別很大程度上也取決于環(huán)境中光照強(qiáng)度,不同的光照強(qiáng)度會給作物與周圍環(huán)境帶來不同的色差影響,甚至導(dǎo)致無法正確識別作物。因此需要開發(fā)出一種在不同光照強(qiáng)度下自動識別作物的算法。
二是控制施藥的方式。目前主要有兩種方式:固定噴頭和移動噴頭。固定噴頭方式的施藥機(jī)理是噴頭下方有作物時(shí)噴藥,沒有作物時(shí)則不噴藥。移動噴頭施藥則是發(fā)現(xiàn)作物時(shí)主動移動噴頭去施藥。
三是噴藥量的控制。即控制噴幅或噴壓,也即控制噴頭的流量,這一問題的解決辦法可采用脈寬調(diào)制技術(shù)。
國外在這方面做了一些研究。如，美國的依利諾大學(xué)農(nóng)業(yè)工程系田磊等開發(fā)的“基于機(jī)器視覺的西紅柿田間自動雜草控制系統(tǒng)”和“基于差分GPS的施藥系統(tǒng)”;美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校研制的基于視覺傳感器對成行作物實(shí)施精量噴霧系統(tǒng)等�！《鴩鴥�(nèi)相關(guān)的研究還停留在前期和摸索階段。
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