一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统技术方案

本发明专利技术设计了一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统，属于图像识别领域，用于解决当前在水果套袋，采摘以及分拣环节传统方式效率低下的问题，包括视觉获取模块、中央处理模块、算力加持模块以及用户控制应用模块；视觉获取模块用来实现对水果信息的获取以及增大视野范围；中央处理模块用来实现对水果相关信息的检测，同时实现相关信息的远程传输；算力加持模块用来对部署在树莓派上的目标检测算法进行加速，实现实时检测；用户控制应用模块用来实现用不同的方式对系统进行相应的控制；通过各模块之间相互协调配合实现对多种水果的识别与定位以及对水果品质等级的分拣，同时对水果的套袋和采摘进行辅助定位，实现水果种植采摘及分拣的智能化。种植采摘及分拣的智能化。种植采摘及分拣的智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统


[0001]本专利技术属于图像识别领域，具体涉及一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统。

技术介绍

[0002]我国水果种植面积、产量和消费量具有很大发展潜力。但目前果农们在水果套袋，采摘以及分拣环节依旧采用传统的人工方式，这就导致水果的种植和后续的加工费时费力，效率低下。
[0003]因此，需要开发一种可以辅助水果套袋和采摘以及实现水果等级自动分拣的基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统。

技术实现思路
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[0004]为了解决目前水果套袋和采摘以及分拣环节使用人工方式存在费时费力，效率低下的问题，本专利技术设计了一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统，采用了树莓派+夜视摄像头+神经计算棒的硬件结构，通过神经计算棒加速部署在树莓派上的目标检测算法，利用夜视摄像头克服各种环境的干扰，完成对水果的定位和识别，从而对水果的套袋和采摘进行辅助定位，对水果等级分拣进行判定。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统，包括视觉获取模块、中央处理模块、算力加持模块，以及用户控制应用模块；所述视觉获取模块包括树莓派AI拓展板电路、树莓派夜视摄像头和舵机云台，用来实现对水果视觉信息的获取；所述中央处理模块包括树莓派主板，用来部署目标检测算法和远程信息传输；所述算力加持模块包括神经计算棒，用来对部署在树莓派上的目标检测算法进行加速；所述用户控制应用模块包括各种控制模块，实现用不同的方式对树莓派夜视摄像头模块的方位和角度进行控制以及对水果识别种类和水果品质分拣等级进行设定。
[0006]优选的，所述视觉获取模块包括树莓派AI拓展板电路、树莓派夜视摄像头模块和舵机云台模块，用来实现对水果空间位置信息和果实种类信息的获取；
[0007]优选的，所述树莓派AI拓展电路板用来实现树莓派对舵机云台的控制，从而控制树莓派夜视摄像头模块的方位和角度；
[0008]优选的，所述树莓派夜视摄像头模块，主要用来克服各种环境条件的干扰，实现对水果空间位置和种类的信息捕获；
[0009]优选的，所述舵机云台模块，用来控制树莓派夜视摄像头模块转过不同的角度，从而增大视野范围方便水果位置的寻找。
[0010]优选的，所述中央处理模块包括树莓派主板，用来部署目标检测算法、实现对水果种类和等级的识别以及水果位置信息的检测，同时实现远程信息的传输。
[0011]优选的，所述算力加持模块包括神经计算棒，通过神经计算棒加速正向推理过程，提高水果识别帧率，实现实时水果检测功能。
[0012]优选的，所述用户控制应用模块包括APP控制模块、上位机控制模块和语音控制模块用来实现根据实际需求的不同，用不同的方式对树莓派夜视摄像头模块的方位和角度进行控制和对水果识别种类和分拣等级进行设定；
[0013]所述APP控制模块包括云服务器和手机端APP，用来实现手机端远程对摄像头方位角度的控制和水果种类识别和品质等级分拣的设定；
[0014]优选的，所述云服务器为阿里云ECS服务器，用来实现手机APP和硬件端的通信，包括视频画面和相关检测信息的传输以及控制信息的下发；
[0015]优选的，所述上位机控制模块包括上位机硬件和上位机软件，在局域网内实现上位机对摄像头方位角度的控制和水果种类识别以及水果品质分拣等级的设定；
[0016]优选的，所述AI语音交互模块用来实现语音输入命令的识别，并将识别结果发送给树莓派从而进行相应控制。
[0017]优选的，用户控制应用模块进一步执行以下功能：
[0018](1)水果检测信息显示功能：手机APP和上位机实时显示对水果种类的识别信息和水果品质分拣等级信息以及位置信息；
[0019](2)多种控制模式切换功能：通过手机APP远程切换硬件端控制模式，可以使硬件端根据实际需要在手机APP进行远程控制、局域网上位机控制和现场语音控制之间自由切换；
[0020](3)水果识别种类和分拣等级的设定：通过手机APP或上位机去设置要检测的水果种类以及目标水果品质等级的分拣。
[0021]采用本专利技术的一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统，农户可以在水果套袋和采摘时对果实进行识别和辅助定位，然后配合套袋装置或采摘设备对水果进行套袋和采摘。也可以在水果品质等级分拣时用来筛选不同品质等级的水果，这样可以大大提高农户种植果树的效率，降低人工成本，提高农业生产的智能化。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1，将目标检测算法部署在树莓派硬件上面，采用了树莓派+夜视摄像头+神经计算棒的硬件结构，系统结构组成简单，有效降低了水果识别系统的成本，增加了系统部署的灵活性，适用于多种应用场景。
[0024]2，目标检测算法通过与上位机软件或手机APP的配合可以实现对多种水果的识别与定位以及对水果品质等级的划分，从而扩大了本系统的适用范围，可以部署到多种设备上去来满足水果种植过程种不同阶段时期的控制需要。
[0025]3，根据实际应用场所的不同，设计了多种控制模式，可以采用多种方式对系统进行控制，满足不同的控制需求。
附图说明
[0026]图1为根据本专利技术实施的水果识别系统的系统框图
[0027]图2为根据本专利技术实施的水果识别系统的树莓派硬件资源图
[0028]图3为根据本专利技术实施的水果识别系统的控制模式示意图
[0029]图4为根据本专利技术实施的水果识别系统的神经计算加速棒实物图
[0030]图5为根据本专利技术实施的水果识别系统的AI扩展板电路图
具体实施方式
[0031]下面结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实施实例中的技术方案进行清楚，完整地描述。
[0032]一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统结构如图1所示，包括视觉获取模块、中央处理模块、算力加持模块以及用户控制应用模块；其中，视觉获取模块用来实现对水果信息的获取以及增大视野范围；中央处理模块用来部署目标检测算法和实现远程信息传输，实现对水果种类的识别和位置的获取以及水果品质等级的判定并将相关信息上传给手机APP和上位机，同时控制AI扩展板和树莓派夜视摄像头模块；算力加持模块用来对部署在树莓派上的目标检测算法进行加速，加快检测和定位的速度，提升流畅度；用户控制应用模块用来实现用不同的方式对系统进行相应的控制。
[0033]视觉获取模块中的AI扩展板电路用来驱动舵机云台，主控树莓派通过控制AI扩展板电路输出PWM波实现对舵机云台的驱动，从而控制树莓派夜视摄像头模块的方位和角度从而增大视野范围。
[0034]图2是主控树莓派树莓派的硬件资源图，树莓派开发板上集成了专门处理图像的GPU以及专用的摄像头模块的接口，便于图像的获取与计算；集成了无线通信模块，包括wifi、千兆网口和蓝牙，便于各种信息的远程传输；集成了USB串口，可用于和神经加速棒的连接；GPIO口可用于控制各种外设和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派与神经计算棒的水果识别系统，其特征在于：包括视觉获取模块、中央处理模块、算力加持模块、用户控制应用模块；所述视觉获取模块包括树莓派AI拓展板电路、树莓派夜视摄像头和舵机云台，用来实现对水果的视觉信息的获取；所述中央处理模块用来部署目标检测算法和实现远程信息传输，实现对水果种类的识别和位置的获取以及水果品质等级的判定并将相关信息上传给手机APP和上位机，同时控制AI扩展板电路和摄像头模块；所述算力加持模块包括神经计算棒，用来对部署在树莓派上的目标检测算法进行加速，加快检测和定位的速度，提升流畅度实现实时检测；所述用户控制应用模块包括APP控制模块、上位机控制模块和语音控制模块，用来实现根据实际需求的不同，用不同的方式对树莓派夜视摄像头模块的方位和角度进行控制和对水果识别种类和分拣等级进行设定同时实现检测信息的实时显示，具体包括：（1）水果检测信息显示功能：手机APP和上位机实时显示对水果种类的识别信息和水果品质分拣等级信息以及位置信息；（2）多种控制模式切换功能：通过手机APP远程切换硬件端控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳长源，郭鹏岗，李婷，高阁君，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：