[发明专利]一种杂草定位喷除系统及其定位喷除方法

摘要

一种杂草定位喷除系统及其定位喷除方法，该杂草定位喷除系统包括：杂草定位装置，包括壳体及安装在所述壳体内的图像采集模块、喷头控制板和数据处理模块，所述图像采集模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块与所述喷头控制板连接；喷头装置，包括喷头、电磁阀和喷杆连接机构，所述喷头与所述电磁阀连接并通过所述喷杆连接机构与喷药机的喷药管连接固定。该杂草定位喷除方法包括杂草定位，通过分析农作物的图像信息，根据该农作物的不变矩特征分析识别田间农作物，将该田间农作物区域以外的绿色植物均定位并标记为杂草；结果输出，根据标记的杂草信息输出控制指令；以及对靶喷药，根据该控制指令对杂草进行对靶喷药予以喷除。

主权项

1.一种杂草定位喷除方法，用于农作物的田间杂草定位及喷除，其特征在于，包括以下步骤：S100，杂草定位，通过分析农作物的图像信息，根据该农作物的不变矩特征分析识别田间农作物，将该田间农作物区域以外的绿色植物均定位并标记为杂草；S200，结果输出，根据标记的杂草信息输出控制指令；以及S300，对靶喷药，根据该控制指令对杂草进行对靶喷药予以喷除；其中，所述步骤S100进一步包括：S101，图像采集，实时采集田间图像信息；S102，图像处理，利用2G‑R‑B超绿模型灰度化所述步骤S101采集的田间图像，并将该灰度化的田间图像用OTSU自动阈值法二值化处理；S103，模板特征提取，定义n维空间，对所述二值化处理的田间图像利用n*n模板进行特征提取，计算出该模板对应的不变矩值，采用扩展HU不变矩，得到6个不变矩特征值；S104，特征匹配，对所述6个HU不变矩特征值利用最临近分类器法与预存的该田间作物的HU不变矩值进行特征匹配；以及S105，作物定位，对所述步骤S104的匹配结果认定为杂草的对应图像进行标记；在所述步骤S103中所述6个不变矩特征值的计算进一步包括：S1031，采用离散情况下的不变矩，积分用求和代替，p+q阶几何矩m_pq定义为：式中f(x,y)为图像的灰度，x，y为图像坐标；S1032，定义p+q阶中心矩为：式中是图像的重心坐标，其中归一化的中心距定义为：采用满足平移、旋转、比例不变的p+q≤3的7个不变矩，其公式如下：通过(3)与(4)式计算出满足平移、旋转不变的新的不变矩；以及S1033，扩展HU不变矩：关于同一物体的两幅在对比度、比例、位置和旋转上都有差别的图像f₁(x,y)和f₂(x',y')，其相互关系用下式表示:其中，k是对比度变化因子，C是比例变化因子，θ是旋转角，(a,b)分别是x方向和y方向上的位移，使用式(4)，分别对f₁(x,y)和f₂(x',y')计算出七个度量值，并使用变换公式(5)，进行变换组合后，得出一组具有对比度、比例、平移和旋转不变性的扩展HU不变矩:将β₁,β₂,β₃,β₄,β₅,β₆作为作物的不变性特征，计算出所述n*n模板的6个不变矩特征值。