本发明专利技术涉及一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，包括：摄像头，实时采集水稻颖花盛开状态的图像；图传发射模块，发送水稻颖花图像信息；图传接收模块，接收水稻颖花图像信息；视频采集卡，将图传接收模块输出的模拟信号经过处理转变为数字信号；处理器，用于实时处理水稻颖花数字图像，检测水稻颖花盛开状态；数传发射端，发送处理器检测到的水稻颖花盛开状态信息；数传接收端，与植保无人机的飞控连接，由飞控控制植保无人机按预定航线自动飞行对水稻颖花进行授粉作业。还涉及一种水稻颖花盛开状态的无线检测方法。本发明专利技术可对颖花盛开状态进行准确检测，并控制植保无人机授粉，自动化程度高，准确度高，属于农情监测领域。属于农情监测领域。属于农情监测领域。
【技术实现步骤摘要】
一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置与检测方法
[0001]本专利技术涉及农情监测领域，具体涉及一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置与检测方法。
技术介绍
[0002]一般情况下，水稻颖花日开花量随时间变化呈钟形曲线。当日开花量达到最大值，即盛花时，进行水稻授粉才能保证杂交水稻制种效果达到最佳。但水稻颖花个头小，盛花时持续时间短，难以把握好授粉时间。
[0003]目前水稻生产是依靠经验通过农民目测判断水稻颖花开花情况，安排授粉的时间。单日开花时间可持续几个小时，为了不错过盛花时，农民必须在田间长时间观测水稻颖花盛开状态。
[0004]尽管现有的部分监控摄像头或植保无人机可采集水稻颖花图像并存储到SD卡，但没有进行水稻颖花盛开的状态分析功能，无法指导植保无人机授粉作业。主要存在以下缺陷：1、无人机续航时间短，无法长时间对水稻颖花进行监测。2、监控摄像头以及无人机搭载的云台摄像头只能采集水稻颖花图像存储到SD卡，无法对水稻颖花盛开状态进行分析。3、一般植保无人机的飞控不具备大规模运算的能力，无法自主分析采集到的水稻颖花图像判断出授粉的最佳时间。
[0005]因此需要一种对水稻颖花进行实时表型分析，并指导植保无人机自动授粉的无线检测装置。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种能有效在田间采集水稻颖花图像信息进行表型分析并指导植保无人机进行自动授粉作业的水稻颖花盛开状态的无线检测装置与检测方法。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，包括：
[0009]摄像头，架设在水稻田里，实时采集水稻颖花盛开状态的图像；
[0010]图传发射模块，与摄像头相接，通过天线向外辐射电磁波发送水稻颖花图像信息；
[0011]图传接收模块，用于接收水稻颖花图像信息；
[0012]视频采集卡，与图传接收模块连接，用于将图传接收模块输出的模拟信号经过处理转变为数字信号；
[0013]处理器，与视频采集卡连接，用于实时处理水稻颖花数字图像，检测水稻颖花盛开状态；
[0014]数传发射端，发送处理器检测到的水稻颖花盛开状态信息；
[0015]数传接收端，安装在植保无人机上，与植保无人机的飞控连接，用于将接收到数传发射端的信号传输给飞控，从而由飞控控制植保无人机按预定航线自动飞行对水稻颖花进
行授粉作业。
[0016]作为一种优选，一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，还包括外壳、小风扇、LED灯、稳压电源；摄像头和小风扇均安装在外壳上，稳压电源和图传发射模块的主体部分位于外壳内，图传发射模块的天线位于外壳外，外壳上设有供图传发射模块的天线穿过的通孔；图传发射模块与稳压电源相接；LED灯，起电源指示灯作用，实时反馈电路通断信息；外壳为立方体形。
[0017]作为一种优选，摄像头、图传发射模块、LED灯都集成到一块pcb板上，pcb板位于外壳内。
[0018]作为一种优选，小风扇嵌入外壳的一侧，外壳相对的另一侧镂空设置。
[0019]作为一种优选，外壳通过三脚架架设在水稻田里。
[0020]作为一种优选，摄像头对准处于花期的水稻，拍摄水稻颖花盛开过程，实时采集水稻颖花盛开状态的图像。
[0021]作为一种优选，摄像头为具有模拟信号输出口的摄像头、具有TV模式的相机或支持RTSP协议的网络摄像头；处理器为TX2开发板、Jetson NANO、台式电脑或笔记本电脑。
[0022]一种水稻颖花盛开状态的无线检测方法，采用一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，首先摄像头采集田间水稻颖花图像经过图传发射模块将水稻颖花图像信息发送出去；然后由图传接收模块实时接收水稻颖花图像信息，经过视频采集卡转换为数字信号传输给处理器处理；处理器对水稻颖花图像进行处理，当确认可进行授粉作业时，通过数传发射端将信号发射出去；最后安装在植保无人机上的数传接收端接收水稻颖花盛开状态的信号并传输给飞控，由飞控控制植保无人机按规划好的航线在水稻田上空自动飞行对水稻颖花进行授粉作业。
[0023]作为一种优选，处理器对水稻颖花图像进行处理步骤包括：首先采集水稻颖花图像输入由VGG16模型构成的主干特征提取网络；VGG16模型由13个卷积层、5个池化层、3个全连接层和softmax层构成，其中卷积层进行图像特征提取再通过最大池化下采样获得一个有效特征层，因此水稻颖花图像输入主干特征提取网络后依次得到5个初步有效特征层A、B、C、D、E；但接下来不是输入3个全连接层和softmax层，而是将5个初步有效特征层进行特征融合，即对初步特征层E上采样再和初步有效特征层D进行堆叠，然后进行上采样再和初步有效特征层C堆叠，然后进行上采样再和初步有效特征层B堆叠，然后进行上采样再和初步有效特征层A堆叠,从而加强特征提取，最终获得一个融合所有特征的有效特征层；利用最终的有效特征层对每一个像素点进行分类，从而实现水稻颖花的目标分割，对分割出来的水稻颖花图像二值化处理，统计水稻颖花开花量以及对不同花期与花时的水稻颖花进行分类检测，然后处理器经过统计对比水稻颖花数量以及颖花增长速率，得到水稻颖花开花时间达到盛花时的结论。其中，VGG16模型是现有的模型，softmax层是现有的层。
[0024]作为一种优选，当水稻颖花日开花量的增长速率开始下降至阈值内，处理器确认水稻颖花开花时间进入盛花时，且当水稻颖花相邻两次统计的差值不大于零，通过数传发射端将信号发给植保无人机，由植保无人机进行授粉。
[0025]本专利技术具有如下优点：
[0026]1.能随时在田间采集水稻颖花图像信息，进行表型分析，并根据分析结论指导植保无人机进行自动授粉作业，自动化程度高，有效节省人力。
[0027]2.采用配对的图传发射模块和图传接收模块，图传可以远距离无线传输水稻颖花图像信息进行图像分析处理，减轻水稻生产工作人员的工作强度。
[0028]3.通过摄像头拍摄水稻颖花的开花状态是非接触式的采集农业生产环境信号，比起一般传感器降低了人为的干扰。
[0029]4.采用图像处理的方法比传统目测法更智能，即使是农业生产经验匮乏的工作人员也可以有效检测水稻颖花盛开状态。
[0030]5.在处理器本地终端进行推理预测，省去了上传到云服务器的网络传输，保护了数据的隐私安全。
[0031]6.处理器特定的处理步骤，可对颖花盛开状态进行准确检测，并控制植保无人机授粉，自动化程度高，准确度高。
附图说明
[0032]图1是本专利技术安装在外壳的部件的立体图。
[0033]图2是本专利技术安装在外壳的部件的正视图。
[0034]图3是本专利技术安装在外壳的部件的左视图。
[0035]图4是本专利技术安装在外壳的部件的右视图。
[0036]图5是本专利技术安装在外壳的部件的俯视图。
[0037]图6是田间水稻颖花图像采集部分电路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于，包括：
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摄像头，架设在水稻田里，实时采集水稻颖花盛开状态的图像；
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图传发射模块，与摄像头相接，通过天线向外辐射电磁波发送水稻颖花图像信息；
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图传接收模块，用于接收水稻颖花图像信息；
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视频采集卡，与图传接收模块连接，用于将图传接收模块输出的模拟信号经过处理转变为数字信号；
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处理器，与视频采集卡连接，用于实时处理水稻颖花数字图像，检测水稻颖花盛开状态；
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数传发射端，发送处理器检测到的水稻颖花盛开状态信息；
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数传接收端，安装在植保无人机上，与植保无人机的飞控连接，用于将接收到数传发射端的信号传输给飞控，从而由飞控控制植保无人机按预定航线自动飞行对水稻颖花进行授粉作业。2.按照权利要求1所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：还包括外壳、小风扇、LED灯、稳压电源；摄像头和小风扇均安装在外壳上，稳压电源和图传发射模块的主体部分位于外壳内，图传发射模块的天线位于外壳外，外壳上设有供图传发射模块的天线穿过的通孔；图传发射模块与稳压电源相接；LED灯，起电源指示灯作用，实时反馈电路通断信息；外壳为立方体形。3.按照权利要求2所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：摄像头、图传发射模块、LED灯都集成到一块pcb板上，pcb板位于外壳内。4.按照权利要求2所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：小风扇嵌入外壳的一侧，外壳相对的另一侧镂空设置。5.按照权利要求2所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：外壳通过三脚架架设在水稻田里。6.按照权利要求1所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：摄像头对准处于花期的水稻，拍摄水稻颖花盛开过程，实时采集水稻颖花盛开状态的图像。7.按照权利要求1所述的一种水稻颖花盛开状态的无线检测装置，其特征在于：摄像头为具有模拟信号输出口的摄像头、具有TV模式的相机或支持RTSP协议的网络摄像头；处理器为TX2...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪沛，曾成，臧英，江鲲，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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