[发明专利]一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别装置及方法，装置包括由型材搭建成的暗室系统；暗室系统的外部均由黑色吸光幕布覆盖；暗室系统的内部顶端固定有灰度相机，灰度相机与计算机相连接；暗室系统的内部中间固定有六盏蓝色LED灯，蓝色LED灯与变压器相连接；暗室系统的内部底端固定有六面倾斜角度调整合适的镜子。通过一系列的改进，采用系统性作物信号传导技术，分析从7个视角同时捕获的大豆作物及杂草的荧光图像等信息，建立基于大豆标记物三维几何外观的计算机视觉实时鉴别新方法，精准识别大豆主茎在田间的位置，可结合除草装置实现自动除草作业。

技术领域

本发明涉及除草领域，具体说是一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别装置及方法。

背景技术

草害是大豆出苗后的主要生物灾害之一，株间杂草对豆苗危害更为严重。杂草在大豆播种后3周内的出苗数可占其出苗总数的95.00％左右，因此对豆田杂草的早期防控尤为重要。

目前，在杂草防治上常采用除草剂、人工除草和机械中耕除草等措施。除草剂除草是当前防控豆田杂草的主要手段，但除草剂施用易造成农产品质量安全及环境污染等问题。人工除草是一种灵活精准的株间除草方式，但人工成本较高且作业效率较低，不适用于大规模耕作。传统的机械中耕可在规模化种植的大豆生长初期对土壤进行疏松，消灭行间杂草，但无法除掉株间杂草。因此，目前杂草防治还是我国农业现代化建设的短板，我国目前尚无成熟的智能株间除草机具应用于农业实践。因此，在大豆早期生长阶段进行作物和杂草的实时自动化识别，对达到大豆作物增产增收和除草剂减量的杂草防控要求具有重要意义。

传统视觉方法检测作物无法将被遮挡的农作物与高密度杂草可靠地区分开。现有的作物信号传导技术所应用的标记物的标记过程比较耗时繁琐，更无法防止标记物被喷灌或自然降水清除的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别装置。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别装置，包括：暗室系统1、灰度相机3、计算机4、蓝色LED灯5、变压器6、镜子7；

所述暗室系统由型材搭建而成，外部覆盖有黑色吸光幕布2，暗室系统的内部顶端固定有灰度相机，灰度相机与计算机相连接，所述暗室系统的内部中间固定有六盏蓝色LED灯，蓝色LED灯与变压器相连接，暗室系统的内部底端固定有六面倾斜角度调整合适的镜子。

每个镜子与另一侧的相应的镜子平行。镜子中的图像显示了子叶、叶子和茎，解决了遮挡问题。

进一步的，所述灰度相机到地面的高度范围为600-1460毫米，以保证更大的视野，更全面地监测作物的生长环境。

灰度相机带有520nm滤光透镜。

进一步的，杂草和大豆苗的图像可以在同一图像中分离。

进一步的，所述六面镜子7中的四面镜子的下边缘与水平线夹角为35°。

一种基于计算机视觉的大豆株间杂草自动识别方法，使用上述识别装置，包括如下步骤：

步骤1、用蒸馏水清洗大豆种子，干燥，用有效剂量的荧光素Fluorescein溶液浸泡大豆种子，浸泡好后播种；

步骤2、大豆种子长出子叶后，即可使用上述识别装置进行杂草自动识别(长出豆苗经过两周左右时间，此时拍摄出的荧光图片的效果是较好)；调整好蓝色LED灯5的倾斜角度，使得光线能够均匀射向大豆苗8，且不会与镜子7产生反光现象；

步骤3、调整变压器6的电压值至合适值，蓝色LED灯5的亮度随之变化，使光线平稳射向植物；