[发明专利]除草系统和方法，铁道除草车

权利要求书

1.一种用于铁道除草车(1)的除草系统(2)，其包括：

至少一个摄像头(3)，其适于安装在铁道除草车(1)上，以在所述铁道除草车于铁轨上行进时采集一部分铁轨的图像，所述图像包括像素值的矩阵，喷雾装置(4)，其适于安装在所述铁道除草车上，并包括：

至少两个供给模块(8)，每个供给模块包括化学试剂槽(11)和电子输送阀(12)，

至少一个喷嘴(9)，其从至少一个所述供给模块(8)喷洒化学试剂，以及

控制器模块(10)，其能够接收杂草种类检测信号，并根据所述杂草种类检测信号，选择性地指示通过所述至少一个喷嘴从所述供给模块中的至少一个模块进行化学试剂喷洒，

所述除草系统(2)的特征在于，其进一步包括：

杂草种类识别装置(5)，包括：

通信模块(13)，其能够接收由所述摄像头(3)采集的图像，并将杂草种类检测信号发送至所述除草系统的喷雾装置(4)的控制器模块(10)，存储器模块(14)，其能够存储所述图像，以及

处理模块(15)，其包括多个并行处理核(16)，

每个并行处理核(16)能够在从所述图像的附近像素构建的子矩阵和所述存储器模块(14)中存储的预先确定的内核之间进行至少一个卷积运算，以获得所述图像的所述像素值的特征表示子矩阵，

所述处理模块(15)能够从通过所述并行处理核构建的所述特征表示子矩阵构建的图像的特征表示矩阵，来计算杂草种类数据库中杂草种类存在的至少一个可能性，并根据存在的所述至少一个可能性生成杂草种类检测信号。

2.根据权利要求1所述的除草系统，其特征在于，所述喷雾装置(4)和所述摄像头(3)在铁道除草车(1)上沿铁道除草车(1)的纵向轴线X相互间隔开分隔距离d_s，

其中，所述杂草种类识别装置(5)能够根据具有延迟时间t_l的所述摄像头(3)采集的图像，生成杂草种类检测信号，

其中，所述分隔距离d_s和所述延迟时间t_l满足d_s/(t_l+t_p)v，其中v是在铁轨上行进的所述铁道除草车(1)的速度，以及t_p是所述喷雾装置(4)的处理时间，

其中，所述速度v大于10km/h，所述分隔距离d_s小于10m。

3.根据权利要求2所述的除草系统，其特征在于，所述摄像头(3)沿着所述铁道除草车(1)的纵向轴线X具有视野FOV_X的纵向伸缩，

其中，所述杂草种类识别装置(5)能够从具有延迟时间t_l的所述摄像头(3)采集的图像产生杂草种类检测信号，

其中，所述视野FOV_X的所述纵向伸缩和所述延迟时间t_l满足FOV_X/t_lv，其中v是在铁轨上行进的所述铁道除草车(1)的速度，

其中，所述速度v大于40km/h，所述视野FOV_X的所述纵向伸缩小于5m。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的除草系统，其特征在于，所述摄像头(3)安装在所述铁道除草车(1)上，以采集包含至少一百万像素值矩阵的图像，其中所述至少一百万像素值的每个像素独立覆盖小于五平方毫米地面区域的基本区域。

5.根据权利要求1所述的除草系统，其特征在于，每个并行处理核(16)，通过计算子矩阵和预先确定核心矩阵之间的矩阵至矩阵倍增，或通过计算子矩阵的快速傅里叶变换，执行所述至少一个卷积运算。

6.根据权利要求1所述的除草系统，其特征在于，所述处理模块(15)的所述并行处理核(16)能够执行所述图像的所述特征表示矩阵的池化操作，包括确定所述特征表示矩阵附近数值的子矩阵的统计，以减少所述子矩阵的尺寸。

7.根据权利要求6所述的除草系统，其中所述统计是附近数值的最大所述子矩阵。