[发明专利]一种喷杆与农作物植株之间距离的检测设备及方法

权利要求书

1.一种喷杆与农作物植株之间距离的检测方法，其特征在于：该方法是一种在获取的图像中，通过提取激光在农作物植株表面像素点集，喷杆像素点集，获取喷杆与农作物植株之间的距离的方法；

该方法是一种在获取的图像中通过提取激光在农作物植株表面像素点集，计算农作物表面光线轨迹长度，同时检测植保机的行进距离，获取农作物植株有效表面积的计算方法；

所述的获取喷杆与农作物植株之间的距离的方法，具体如下：

处理采集的图像，根据直方图确定阈值去除噪点，将重复元素折叠编缩，保留水平方向一阶导数不为零点，使之成为在垂直方向上的唯一点；将喷杆像素数作为水平坐标轴i，k轴，喷杆与农作物植株间距离像素数作为垂直坐标轴j，l轴；

通过RGB颜色空间阈值区分像素点，确定图像中激光点所在的位置，设定阈值去除离群值，在范围内，保留i(j-1)i(j)最大的点，成为在j方向上的唯一点，并得到光滑曲线图像；设激光在农作物植株表面像素点集为:

其中：

i为水平方向像素点位置，M为水平方向最大像素；

j为垂直方向像素点位置，N为垂直方向最大像素，为偶数个；

像素像值为0，背景为1；

生成j的行向量：

J＝j(i)|i＝1,…M；

喷杆像素点集处理：通过对图像的二值化后膨胀腐蚀，去除噪点，重复的元素折叠编缩，在范围内，保留k(l-1)k(l)最大的点，成为在l方向上的唯一点；设喷杆像素点集为：

生成l的行向量：

L＝l(k)|k＝1,…M；

可得出散点图中喷杆与农作物之间像素点平均个数b为：

各点对应的喷杆与农作物之间的实际平均距离为Bavg：

Bavg＝ab；

单位像素的距离当量a，则可确定喷杆与农作物之间距离的最大值Bmax和最小值Bmin，Bmax和Bmin应该在喷洒有效行程之内。

2.根据权利要求1所述的喷杆与农作物植株之间距离的检测方法，其特征在于：

所述获取农作物植株有效表面积的计算方法，具体如下：

设从动轮半径为R，光电编码器每转脉冲数P，植保机的从动轮轴和光电编码器轴传动变比K；

里程光电编码器一个脉冲等价植保机行驶距离Sp为：

则一帧图像中，第一光电元件两次接收信号后所得到编码器脉冲个数为Np，

则植保机行驶距离S₁₀为：

S₁₀＝Np×Sp；

借用积分的概念，分析两次激光扫描线之间农作物植株的等效面积A作为最小面积；

利用激光在农作物植株表面像素点集

像素像值为0，背景为1；生成i的行向量：

J＝j(i)|i＝1,…M；

农作物表面光线轨迹长度L_N为：

则两次激光扫描线之间农作物植株的等效面积A为：

则植保机在前进过程中累加面积As为：

其中c为累积A的次数。

3.根据权利要求1所述的喷杆与农作物植株之间距离的检测方法，其特征在于：

该方法中还包括图像像素对应喷杆和农作物植株之间的距离当量的标定方法，具体为：

保持相机和喷杆之间距离不变，相机角度保持不变；

在一字型激光扫描装置正下方1m处，放置一个0.1×0.1m²硬纸片，与植保机前进方向，水平45°的硬纸片和立柱固定，启动装置，得到图像，喷杆到0.1×0.1m²硬纸片上激光线的图像像素点数，即单位像素的距离当量a。