噴藥控制長期以來,人們在農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農作物,不僅浪費了農藥,而且噴在土壤中的農藥易造成環境污染。機器視覺技術以其代替人眼進行測量和判斷的特點,在現代農業精準技術應用中表現出了強大的活力。因此將機器視覺引入農藥施藥控制,研制一種基于機器視覺的高效可行的噴藥裝置,讓機器代替人在田間作業的同時能比較精準地對準農作物噴藥,以降低人的勞動強度,對提高藥效和保護農田環境具有十分重大的意義。

本文設計了一套基于機器視覺的作物對行噴藥控制系統。首先由CCD工業相機拍攝成行作物圖像,提取其色調值圖像并用最大類間方差法二值化后,經數學形態學腐蝕后用Hough變換方法擬合作物行中心線,最后步進電機移動其噴頭標識來對準此作物行。實驗驗證了該方法的正確性。

基于機器視覺的自動施藥技術難點主要有以下3個方面。

一是施藥目標的自動識別。如何讓機器代替人在復雜的農田環境中自動識別農作物,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境中光照強度,不同的光照強度會給作物與周圍環境帶來不同的色差影響,甚至導致無法正確識別作物。因此需要開發出一種在不同光照強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理是噴頭下方有作物時噴藥,沒有作物時則不噴藥。移動噴頭施藥則是發現作物時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制技術。

國外在這方面做了一些研究。如，美國的依利諾大學農業工程系田磊等開發的“基于機器視覺的西紅柿田間自動雜草控制系統”和“基于差分GPS的施藥系統”;美國加利福尼亞大學戴維斯分校研制的基于視覺傳感器對成行作物實施精量噴霧系統等。　而國內相關的研究還停留在前期和摸索階段。

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