[发明专利]一种甘蔗蔗节特征快速识别装置

说明书

本发明公开了一种甘蔗蔗节特征快速识别装置，其包括甘蔗图像采与集与滤波模块、Y方向梯度计算与投影模块、甘蔗位置检测模块、X方向梯度计算与投影模块、蔗节特征识别模块、蔗节特征输出模块、云服务器与监测终端模块，本发明通过摄像头拍摄甘蔗图像，然后通过计算机或者ARM嵌入式开发板进行图像处理与图像识别，识别出甘蔗位置，最后生成甘蔗位置数据，通过计算机或者ARM嵌入式开发板的串口输出甘蔗位置数据，基于梯度投影的甘蔗蔗节特征快速识别装置主要包括硬件平台和软件平台两部分。本发明实现了甘蔗蔗节的快速检测,在Intel i7‑3770处理器环境下进行一次识别需要的平均耗时25.3毫秒。

技术领域

本发明涉及一种甘蔗蔗节特征快速识别装置，涉及图像处理、图像识别，以及涉甘蔗特征的识别和串口通信。

背景技术

目前我国研制及使用的甘蔗种植机机型均为实时切种式甘蔗种植机，种植机能顺序完成开沟、施肥、切种、覆土、铺膜等工序。但该种植机需人工将蔗种喂入切种器，实时切种并覆土种植，所以喂入工人劳动强度大、喂入不均匀、用蔗种多、容易造成漏播等情况，每亩用种量需1.3吨左右，且该种植机机箱较小，作业时补充蔗种麻烦，种植效率较低，种植密度不均匀。采用预切种式的甘蔗种植机械，每亩用种量仅需0.3-0.5吨，可以大幅节约蔗种，增加榨糖量，降低成本价格，并且有助于在排种阶段实现均匀排种，提高种植效率。因此相对于实时切种式，采用预切种式的甘蔗种植机械具有更明显的优点。

甘蔗切种的一个关键问题，一是要避开节的位置切割，避免切到蔗芽；二是保证一到两个完整节，如果没有节那就没有芽，白白浪费蔗种，如果节过多那么种植过密，并且也浪费了蔗芽。解决这两个问题的关键技术就是蔗节识别，然后再进行智能化切种。

蔗节特征识别的研究，目前有少数的研究，主要集中在聚类分析和模糊决策方法上，例如陆尚平等人采用机器视觉对甘蔗茎节特征进行提取与识别，基于用支持向量机分类识别茎节与节间列块,得到茎节与节间的平均识别率为93.359％；对支持向量机分类出的茎节列块进行聚类分析,得到茎节数与位置的平均识别率分别为94.118％、91.522％[1]。引入机器视觉技术与模糊决策对甘蔗种蔗进行茎节识别,最高识别率达93.33％[2]。黄亦其等基于Matlab的甘蔗茎节特征分布定位与试验[3]。目前还没有见到有关群体智能应用于蔗芽特征识别方面的研究。

目前市场上还没有专门的甘蔗蔗节特征快速识别装置，特别是还没有可以实现快速识别甘蔗蔗节方法、装置。

本发明针对以上问题，提供一种甘蔗蔗节特征快速识别装置，其通过摄像头拍摄甘蔗图像，然后通过计算机或者ARM嵌入式开发板进行图像处理与图像识别，识别出甘蔗位置，最后生成甘蔗位置数据，通过计算机或者ARM嵌入式开发板的串口输出甘蔗位置数据。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种甘蔗蔗节特征快速识别装置，其特征在于，其包括甘蔗图像采集与滤波模块、Y方向梯度计算与投影模块、甘蔗位置检测模块、X方向梯度计算与投影模块、蔗节特征识别模块、蔗节特征输出模块、云服务器与监测终端模块；所述甘蔗图像采集与滤波模块与所述Y方向梯度计算与投影模块连接，所述Y方向梯度计算与投影模块连接至甘蔗位置检测模块、甘蔗位置检测模块连接至X方向梯度计算与投影模块、X方向梯度计算与投影模块通过所述蔗节特征识别模块与所述蔗节特征输出模块连接，所述蔗节特征输出模块连接至甘蔗切种控制器；其中，所述蔗节特征输出模块，包括蔗节位置、切割位置选择和长度标定，且以字符串的方式输出。

进一步，作为优选，所述甘蔗图像采集与滤波模块包括摄像头、图像采集单元和图像滤波单元，其中，图像滤波单元采用高斯滤波器；Y方向梯度计算与投影模块包括Y方向梯度计算、X方向梯度投影、投影波形限幅三个部分；且Y方向梯度计算采用RBG三基色单独计算梯度的方法，其步骤如下：

(1)求X方向RBG三基色的梯度，得到三个梯度值；

(2)求三个梯度值的绝对值；

(3)求三个梯度值的平均值；