[发明专利]一种玉米对靶变量施肥方法、装置及应用

权利要求书

1.一种玉米对靶变量施肥装置，其特征在于，包括：至少一个图像采集装置、控制装置、至少一个喷肥装置；

所述图像采集装置在所述施肥装置行进时实时获取待施肥区域的图像信息，所述控制装置根据所述图像信息分别控制所述喷肥装置；

所述喷肥装置包括扁平扇形喷嘴，所述扁平扇形喷嘴的喷雾形状呈扇形，所述扁平扇形喷嘴的喷洒角为θ，所述扇形所在的平面在所述待施肥区域的平面上的垂直投影垂直于所述施肥装置的行进方向；

所述图像采集装置与所述喷肥装置安装在同一水平面上，所述扇形在所述待施肥区域的平面上的垂直投影位于所述图像采集装置平行于所述行进方向的视场距离的中间位置；

所述图像采集装置与负责在该所述图像采集装置的视场区域中施肥的所述喷肥装置的设置满足如下公式(1)-(5)：

d₁≈2×x₁ (3)

d₂≈n×x₂ (4)

其中，d₁为所述图像采集装置平行于所述行进方向的视场距离，d₂为所述图像采集装置垂直于所述行进方向的视场距离，x₁为玉米种植株距，x₂为玉米种植行距，θ₁为所述图像采集装置平行于所述行进方向的视场角，θ₂为所述图像采集装置垂直于所述行进方向的视场角，h为所述图像采集装置与所述喷肥装置距离地面的高度，n为所述喷肥装置的数量，θ、θ₁、θ₂的单位为度，h的单位为厘米，d₁、d₂、x₁、x₂的单位为厘米；

所述图像信息包括彩色图像信息、光谱图像信息和深度图像信息；所述图像采集装置为RGB-D相机；

所述控制装置包括玉米检测定位模块，所述玉米检测定位模块根据所述彩色图像信息检测所述待施肥区域中是否存在玉米，当检测到所述玉米时，对所述玉米进行定位；

所述控制装置还包括营养需求诊断模块及喷肥装置控制模块，所述营养需求诊断模块根据所述玉米的所述光谱图像信息和所述深度图像信息预测所述玉米的营养需求，所述喷肥装置控制模块根据所述营养需求控制所述喷肥装置的喷肥量；

所述控制装置还包括响应距离确定模块及响应位置判定模块，所述响应距离确定模块根据如下公式(6)-(7)确定所述喷肥装置的响应距离，

D＝v₀×(t+m) (6)

D≤x₁/100 (7)

其中，D为所述响应距离，v₀为所述施肥装置的行进速度，t为所述喷肥装置的响应延迟时间，m为所述控制装置预测所述玉米的营养需求的处理时间，D的单位为米，v₀的单位为米/秒，t的单位为秒，m的单位为秒；

所述响应位置判定模块根据所述喷肥装置的位置、从所述玉米检测定位模块获得的所述玉米的位置信息及所述响应距离判定是否发送喷肥指令给所述喷肥装置控制模块。

2.一种采用权利要求1所述的施肥装置的施肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在所述施肥装置行进时，以所述图像采集装置实时获取所述待施肥区域的图像信息；

(2)所述控制装置实时分析所述图像信息后下达控制指令，以分别控制所述喷肥装置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体包括：

S1：以玉米检测定位模块获取所述图像信息中的彩色图像信息，根据所述彩色图像信息检测所述待施肥区域中是否存在玉米，当检测到所述玉米时，对所述玉米进行定位并判定所述待施肥区域为施肥区，当未检测到所述玉米时，判定所述待施肥区域为非施肥区。