[发明专利]一种基于漫反射光的患霉心病苹果花检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于漫反射光的患霉心病苹果花检测方法及装置。现有技术均是对采摘后的苹果进行霉心病判别。本发明通过三维扫描得到所有花蕊的位置坐标，使用光纤激光器对各花蕊发射激光，花蕊产生的漫反射光照射在光电检测模块的光敏传感器上，光电检测模块将光信号转换为电信号传给核心处理模块，核心处理模块根据预先植入的判别模型判断当前位置坐标处的苹果花花蕊是否感染霉心病，若判断出当前位置坐标处的苹果花花蕊感染了霉心病，则核心处理模块将当前位置坐标发送给计算机。本发明使用漫反射光进行检测，在果园现场即可进行检测，且在苹果花期进行检测，得了虫害的便摘除，节省了病果生长消耗的养分，使苹果树养分更有效地被利用。

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种基于漫反射光的患霉心病苹果花检测方法及装置。

背景技术

霉心病是由病原菌的侵染造成的，病原菌可以以菌丝体或者孢子形式进行侵染，病原菌主要在花期进行侵染，花期时病原菌会进入子房等内部组织。

光照在花蕊上会发生反射、透射和吸收，光进入花蕊内部后会与内部组织相互作用，因此漫反射光和透射光可以携带花蕊的内部信息，并且使用光这种非接触式检测不需要对目标进行预处理，可以进行无损检测。然而，现在漫反射光却没有被用于苹果霉心病的检测。

光纤激光器的体积小、散热快、免调节、免维护、平均功率高、光束质量高，并且可以方便地使用光纤导出激光，使激光器可以应用于多维空间，有利于装置机械结构的设计。

三维点云数据能表示物体的三维信息，使用计算机处理三维点云数据后可以呈现出所有场景。三维点云数据是通过三维激光扫描技术获取的，三维激光扫描技术的优点有高精度、高频率、高离散点等，能准确获取物体表面的三维信息，并可转化为三维点坐标，再通过目标检测和识别算法可以识别出目标物体，从而获得目标的位置坐标。

目前大多研究中苹果霉心病的无损检测技术普遍使用透射光或者近红外反射光谱，针对的是已长大成熟的苹果，这使得患有霉心病的苹果成长过程中消耗的养分被浪费。其次，目前研究普遍是对采摘后的苹果进行霉心病的判别，而非直接在果园环境中进行检测，使得患有霉心病的苹果采摘浪费了采摘成本。再者，大多研究中使用的光源是窄带LED，相较于激光，脉宽较宽，最多只适用于几十厘米范围的检测。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种操作简单的、在果园环境中直接对苹果花进行霉心病检测的方法及装置，利用对霉心病敏感波长激光的漫反射光在果园现场判断苹果花是否感染致病病菌，并对染病苹果花的位置进行定位，获取所有感染霉心病的苹果花的坐标，便于后续去除工作，从而节省病果成长消耗的养分。

本发明一种基于漫反射光的患霉心病苹果花检测方法，具体步骤如下：

步骤一：使用计算机控制三维激光扫描仪进行扫描，获取果园环境的三维点云数据，三维点云数据上传给计算机进行处理。计算机对三维点云数据依次进行数据预处理、目标检测和目标识别，找出所有花蕊的位置坐标，然后将所有花蕊的位置坐标发送至核心处理模块。

步骤二：核心处理模块控制光纤激光器开启后，结合激光振镜模块按照从近到远、从上到下的顺序依次向所获取位置坐标处的苹果花花蕊发射激光；向每个位置坐标处的苹果花花蕊发射激光的具体过程如下：核心处理模块根据光纤激光器与位置坐标的距离调整光纤激光器的输出功率；然后，调整激光振镜模块来控制光纤激光器输出的激光方向，使得光纤激光器向该位置坐标处的苹果花花蕊发出710nm的激光。当前位置坐标处的苹果花花蕊产生的漫反射光照射在光电检测模块的光敏传感器上，光电检测模块将光敏传感器上的光信号转换为电信号传给核心处理模块进行AD采样，核心处理模块根据预先植入的判别模型判断当前位置坐标处的苹果花花蕊是否感染霉心病，若判断出当前位置坐标处的苹果花花蕊感染了霉心病，则核心处理模块将当前位置坐标发送给计算机，由计算机记录当前位置坐标。

步骤三：对核心处理模块接收到的所有位置坐标的苹果花花蕊都进行霉心病检测后，结束果园的苹果花花蕊霉心病检测。