一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，包括无人机以及搭载在无人机上的电源、控制单元、导航单元、监测单元、喷药单元，所述监测单元包括摄像机与光源发生器，所述光源发生器一端与所述电源电性连接，另一端连接有聚光镜，所述光源发生器设置在所述摄像机上，所述电源与所述控制单元、所述导航单元以及所述喷药单元电性连接，所述导航单元向所述控制单元输出位置信息数据，所述控制单元向所述喷药单元与所述监测单元输出控制信号，通过监测单元对农作物进行监测并反馈作物生长状态信息，且所述控制单元能够根据所述监测单元反馈的作物生长状态信息控制喷药单元对作物进行定量、定时、定位的喷药。定位的喷药。定位的喷药。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统
[0001]应用领域
[0002]本专利技术涉及农业检测领域，特别是一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统。

技术介绍

[0003]在农作物种植过程中，需要对农作物生长状况做病害观测，针对病虫害要及时诊治，特别是针对大面积农田，需要人工检测病虫害并对种植区域划分标记，既浪费时间，又会出现误差。
[0004]随着无人机技术的发展，无人机进行农药喷洒以替代人工喷洒工作成为可能。通过无人机进行农药喷洒具有防治效果好，远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性等诸多优点。但是，目前的植保无人机一般是在人工检测完植物病害后，再针对大面积农田进行喷雾施药作业，这种模式存在两种弊端：一、检测不准确，而且耗费时间长；二、往往是单台无人机对患有同种病害的农作物大面积施药处理，不能做到针对多种病害同时处理；然而每个区域的农作物所患病虫害的情况往往是不同的，所以施药的情况也应该是因地制宜。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统。
[0006]为达到上述目的本专利技术采用的技术方案为：一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，包括无人机以及搭载在无人机上的电源、控制单元、导航单元、监测单元、喷药单元；
[0007]所述监测单元包括摄像机与光源发生器，所述光源发生器一端与所述电源电性连接，另一端连接有聚光镜，所述光源发生器设置在所述摄像机上，所述电源与所述控制单元、所述导航单元以及所述喷药单元电性连接，所述导航单元向所述控制单元输出位置信息数据，所述控制单元向所述喷药单元与所述监测单元输出控制信号；
[0008]所述喷药单元包括药箱以及与所述药箱连通的喷头，所述药箱出药口与所述喷头的进药口之间设置有流量调节阀，所述监测单元用于监测作物生长状态信息；无人机沿预设航线进行监测过程中，依据所述位置信息数据，所述无人机遍历所述预设航线上所有的悬停位置，通过监测单元对农作物进行监测并反馈作物生长状态信息，且所述控制单元能够根据所述监测单元反馈的作物生长状态信息控制喷药单元对作物进行定量、定时、定位的喷药。
[0009]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述无人机底部设置有承载机构，所述药箱放置在所述承载机构上，所述承载机构包括固定板与夹持机构，所夹持机构包括第一夹持臂与第二夹持臂，所述第一夹持臂与所述第二夹持臂通过第一转动轴转动连接在所述固定板的两侧，所述第一夹持臂与第二夹持臂结构相同，包括第一夹持关节与第二夹持关节，所述第一夹持关节与所述第二夹持关节通过第二转动轴转动连接在一起，所述第二关节上
通过第三转动轴转动连接有夹紧杆，所述夹紧杆的底部配合连接有支撑座。
[0010]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述第一转动轴配合连接有第一齿轮，所述第二转动轴配合连接有第二齿轮，所述第三转动轴配合连接有第三齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮能够啮合传动，所述第二齿轮与所述第三齿轮能够啮合传动。
[0011]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述无人机底部固定安装有第一转动机构，所述第一转动机构上配合连接有固定架，所述摄像机通过第二转动机构转动连接在所述固定架上，所述无人机顶部设置有定位仪，所述定位仪用于记录无人机的位置信息。
[0012]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，所述光源发生器上设置有多个出光孔，所述出光孔用于发射一种或多种不同的波长的光，所述光源发生器用于根据环境的光照情况进行调节亮度，从出光孔发射出的光线通过聚光镜进行校正出光方向。
[0013]本专利技术另一方面提供了一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统的检测方法，应用于任一所述的一种基于无人的蔬菜生长监测及喷药系统，包括如下步骤：
[0014]获取目标物信息以及检测区域位置信息，其中所述目标物信息包括目标物特征与目标物类型，将所述检测区域位置信息定义为检测的节点；
[0015]执行蚁群算法，所述蚁群算法是指模拟蚂蚁寻找食物的过程，无人机通过该算法能够求出从原点出发，经过若干个节点后，最终返回原点的最短路径；
[0016]当无人到达预设节点后，开启摄像机，进入检测阶段；
[0017]对该节点内的目标物进行检测，生成检测结果，根据检测结果，判断目标物的生长状况；
[0018]若生长状况为异常，则生成处理方案，对其进行喷药处理；
[0019]若生长状况为正常，则无人机移动至下一节点进行检测。
[0020]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，对该节点内的目标物进行检测，生成检测结果，还包括如下步骤：
[0021]获取农作物正常生长的各个时期的图像信息，并将获取得到的图像信息存储于标准数据库；
[0022]通过摄像机获取待检测农作物的初始视频，根据预设视频处理方法处理初始视频，以得到具有放大效果的目标视频；其中，所述放大效果是指所述待检测区域在所述目标视频中是经过放大处理的；
[0023]通过所述目标视频获取待检测农作物生长信息；其中，所述生长信息包括农作物叶尖部信息、干枯叶片信息、农作物茎部信息；
[0024]将所述农作物生长信息与标准数据库进行比较，分析出当前农作物生长情况；
[0025]若作物生长情况大于预设阈值，则表明农作物生长状况正常；
[0026]若作物生长情况小于预设阈值，则表明生长状况异常，采用害虫发育预警模型进行预测，得出害虫风险预测结果；
[0027]根据预测结果，将作物害虫风险预测结果发送至控制单元。
[0028]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，根据预设视频处理方法处理初始视频，以得到具有放大效果的目标视频，还包括：
[0029]根据所述预设视频处理方法处理摄像机采集到待检测农作物的初始视频，得到所述初始视频对应运动放大效果的亮度Y通道图像；
[0030]根据所述预设视频处理方法，确定所述亮度Y通道图像对应的权重系数；
[0031]根据所述亮度Y通道图像对应的权重系数和所述初始视频对应的亮度Y通道。
[0032]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，根据所述预设视频处理方法处理摄像机采集到待检测农作物的初始视频，得到所述初始视频对应具有放大效果的亮度Y通道图像，还包括：
[0033]确定摄像机相对于待检测农作物的位置参数；其中，所述位置参数包括距离参数与角度参数；
[0034]根据所述位置参数，确定所述亮度通道Y图像的清晰度等级；
[0035]当清晰度等级大于或等于预设清晰度等级时，通过第一放大算法获取所述亮度Y通道图像；
[0036]当清晰度等级小于预设清晰度等级时，通过第二放大算法获取所述亮度Y通道图像；
[0037]其中，所述第一放大算法为基于欧拉视角的运动放大算法，所述第二放大算法为基于拉普拉斯视角的运动放大算法。
[0038]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，若生长状况为异常，则生成处理方案，对其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，包括无人机以及搭载在无人机上的电源、控制单元、导航单元、监测单元、喷药单元，其特征在于：所述监测单元包括摄像机与光源发生器，所述光源发生器一端与所述电源电性连接，另一端连接有聚光镜，所述光源发生器设置在所述摄像机上，所述电源与所述控制单元、所述导航单元以及所述喷药单元电性连接，所述导航单元向所述控制单元输出位置信息数据，所述控制单元向所述喷药单元与所述监测单元输出控制信号；所述喷药单元包括药箱以及与所述药箱连通的喷头，所述药箱出药口与所述喷头的进药口之间设置有流量调节阀，所述监测单元用于监测作物生长状态信息；无人机沿预设航线进行监测过程中，依据所述位置信息数据，所述无人机遍历所述预设航线上所有的悬停位置，通过监测单元对农作物进行监测并反馈作物生长状态信息，且所述控制单元能够根据所述监测单元反馈的作物生长状态信息控制喷药单元对作物进行定量、定时、定位的喷药。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，其特征在于：所述无人机底部设置有承载机构，所述药箱放置在所述承载机构上，所述承载机构包括固定板与夹持机构，所夹持机构包括第一夹持臂与第二夹持臂，所述第一夹持臂与所述第二夹持臂通过第一转动轴转动连接在所述固定板的两侧，所述第一夹持臂与第二夹持臂结构相同，包括第一夹持关节与第二夹持关节，所述第一夹持关节与所述第二夹持关节通过第二转动轴转动连接在一起，所述第二关节上通过第三转动轴转动连接有夹紧杆，所述夹紧杆的底部配合连接有支撑座。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，其特征在于：所述第一转动轴配合连接有第一齿轮，所述第二转动轴配合连接有第二齿轮，所述第三转动轴配合连接有第三齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮能够啮合传动，所述第二齿轮与所述第三齿轮能够啮合传动。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，其特征在于：所述无人机底部固定安装有第一转动机构，所述第一转动机构上配合连接有固定架，所述摄像机通过第二转动机构转动连接在所述固定架上，所述无人机顶部设置有定位仪，所述定位仪用于记录无人机的位置信息。5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统，其特征在于：所述光源发生器上设置有多个出光孔，所述出光孔用于发射一种或多种不同的波长的光，所述光源发生器用于根据环境的光照情况进行调节亮度，从出光孔发射出的光线通过聚光镜进行校正出光方向。6.一种基于无人机的蔬菜生长监测及喷药系统的检测方法，应用于权利要求1
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5任一所述的一种基于无人的蔬菜生长监测及喷药系统，其特征在于，包括如下步骤：获取目标物信息以及检测区域位置信息，其中所述目标物信息包括目标物特征与目标物类型，将所述检测区域位置信息定义为检测的节点；执行蚁群算法，所述蚁群算法是指模拟蚂蚁寻找...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋钊，张白鸽，余超然，陈潇，何裕志，曹健，
申请(专利权)人：广东省农业科学院蔬菜研究所，
类型：发明
国别省市：