[发明专利]除草系统和方法，铁道除草车

说明书

一种除草系统和方法、铁道除草车。一种用于铁道除草车(1)的除草系统(2)，包括摄像头(3)和配置多个供给模块、喷嘴(9)和控制器模块的喷雾装置(4)，以接收杂草种类检测信号和指示化学试剂的喷洒。除草系统(2)还包括杂草种类识别装置(5)，其具有通信模块、存储器模块和具有多个并行处理核的处理模块。每个并行处理核在从图像附近像素构建的子矩阵和存储在存储器模块中预先确定的内核之间执行卷积运算，以获得图像像素值的特征表示子矩阵。处理模块根据特征表示矩阵计算杂草种类存在的可能性，并生成杂草种类检测信号。

技术领域

本发明涉及用于铁道除草车的除草系统、铁道除草车、使用铁道除草车对列车轨道除草的方法、以及校准这种除草系统的方法。

背景技术

特别地，本发明涉及铁道除草车。铁道除草车可采用杂草喷雾器列车或公路铁路两用车的形式，其上安装有具有喷雾器，以及填充有适于消灭沿铁轨杂草的除草剂的化学罐的定制喷雾系统。

为了减少除草操作的环境影响以及成本，铁道除草车可配置有对植物绿色敏感的光学传感器。然后，当地面上检测到预先确定的绿色阈值时，可以指示喷雾系统仅打开喷嘴。文献DE-4132637描述了这种改进的铁道除草车。

这种系统的一个缺点是其对杂草种类不敏感，因此，不能用不同除草剂处理不同种类的杂草。

文献WO-99/17606、EP-1521885-B1和EP-1875005-B1描述了这种系统的改进，其中杂草种类的识别通过杂草发射光的光谱分析与形状识别算法实施，其中形状识别算法将所观察到的杂草形状与存储在杂草数据库中的形状进行对比。

这种系统存在多个阻碍其实际使用的缺点。

首先，虽然可以在实验室条件下表征杂草发射光光谱，但植物的光谱反射在自然条件下变化很大，这取决于杂草种类和土壤变异。天然存在的杂草具有各种种类，其与工业生长的杂草有很大不同。土壤组成也对杂草的颜色及其光谱反射有很大的影响。因此，杂草的发射光光谱通常不能用作区分杂草种类的可靠标准。

其次，鉴于杂草种类的多样性，杂草形状数据库必须非常大，以存储所有不同的形状变化(幼小杂草形状、高龄杂草形状、每个亚种类形状......)。因此，将所观察到的杂草形状与存储在杂草形状数据库中的形状进行比较的形状识别算法非常慢，因为必须通过大型数据库进行扫描。

第三，杂草发射光的光谱分析需要亮度级，而当亮度低时，这种系统的使用变得困难，特别是在停止日间日常交通进行铁道除草的夜间。较低亮度和铁道车速度，会引起绿色检测噪声问题，这对所获取图像的清晰度以及可根据所获取图像应用的过程具有负面影响。

因此，铁道除草车只能以极低速度行进，以为杂草识别算法提供足够时间来处理由摄像头获取的图像和识别杂草种类。

因此，需要一种能够以较高速度和较高精度识别杂草种类的除草系统。

本发明尤其旨在改善这种情况。

发明内容

为此，根据本发明，这种用于铁道除草车的除草系统包括：

*至少一个摄像头，适于安装在铁道车上，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，适于安装在所述铁道除草车上，并包括：

-至少两个供给模块，每个供给模块包括化学试剂槽和电子输送阀，

-至少一个喷嘴，从至少一个所述供给模块喷洒化学试剂，及

-控制器模块，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，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。

除草系统的特征在于，其进一步包括：