基于色度和纹理的黄瓜霜霉病识别与特征提取

研究了可见光波段的黄瓜霜霉病信息分布和分割方法,有效实现了温室非结构环境下黄瓜病害信息识别。通过研究温室黄瓜图像在RGB、HIS和YCbCr颜色空间的分布特点,建立了光照分析模型,提高了不同光照条件下的病害提取适应性。分析了病害目标与环境背景Cb和Cr均值差,提出了CbCr组合算法,实现了目标的快速有效识别,满足了实时对靶施药的要求。通过随机抽取30幅黄瓜霜霉病图像进行算法验证,结果表明图像的平均识别正确率达90.6%。     

温室黄瓜病害对靶施药机器人设计

以温室黄瓜为对靶施药对象,结合温室环境和黄瓜种植模式设计了移动悬挂式精准对靶施药机器人系统。利用机器视觉获取黄瓜病情信息,实现基于颜色和纹理信息的病情判断和定量分析。研究光照、土壤温度、气温和湿度等环境要素的周期数据与黄瓜病害有效特征信息表达之间相互关系,预警温室黄瓜病害发生和变化趋势。病害信息和环境要素拟合信息为喷雾机运动控制提供决策依据,以病灶分布作为轨迹规划和对靶施药依据,实现PLC控制三自由度喷雾机械臂和独立喷嘴作业。室内试验表明机器人具有较好的稳定性和实用性。     

温室精准对靶喷雾机器人研制

对靶喷雾是目前农业信息技术领域的一个研究热点。根据靶标的尺度不同,对靶喷雾有不同的层次。对作物植株单体甚至是单个叶片内病害区域进行对靶喷雾是当前的一个难点。该文研发了一套温室内移动对靶喷雾系统,实现了对黄瓜等篱架型植物以0.2 m×0.2 m区域为靶标的精准喷雾。系统主要由移动平台、机械臂、病害信息诊断和变量喷嘴4部分组成。移动平台采用高架导轨安装模式,可根据黄瓜垄地位置停车。4自由度的直角坐标系机械臂吊装在平台下,与喷杆配合每垄可实现1.2 m×1.2 m区域的作业。病害信息诊断以图像分析为主要手段,构建了双目视觉图像采集系统,将1.2 m×1.2 m的采集区域划分为36个0.2 m×0.2 m的单元,根据分析结果确定每个单元的病害等级。1.2 m长的喷杆上均布6个喷嘴,每个喷嘴每次对应一个区域单元,并根据病害等级程度控制喷嘴的喷雾时间来实现变量喷雾。     

温室对靶喷雾机器人控制系统

为提高施药作业中农药的有效利用率,减少农药残留与化学污染,根据现代化温室中篱架型植物的种植方式和生长特点,设计了3自由度喷雾机器人控制系统。机器人能够在高架导轨上根据黄瓜病害垄位置启停,并控制机械臂对植株病害表面进行预定位。设计了机器人系统手动与自动两种工作模式。研究了基于PC—PLC的机器人系统对靶喷雾策略,由电磁阀单独控制喷杆上各喷嘴的开闭。实现了对黄瓜植株以200 mm×200 mm区域的对靶作业。试验表明,机器人控制系统定位工作稳定,操作灵活,系统X轴定位精度：±3.6 mm,Y轴定位精度：±3.