智能化果樹采摘系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化果樹采摘系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)林業(yè)種植水平的提高和經(jīng)濟的發(fā)展，果樹種植已經(jīng)從原先的分散種植向集中種植發(fā)展，大型甚至超大型的專一類型果樹種植園頻繁出現(xiàn)在各地，這使得對果樹的作業(yè)從人工操作轉(zhuǎn)化為機械操作成為可能。機械操作在果樹種植業(yè)的應(yīng)用，不僅能夠節(jié)約大量人工成本，而且能夠提高果樹種植的效率，從而提高種植園主的經(jīng)濟收益。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)中對果樹種植園的機械操作仍局限于機械集中噴藥、機械集中灌溉和機械集中除草等方面，對于需要工時最多的果樹采摘，由于采摘的專業(yè)性和果實在果樹上分布的發(fā)散性，仍需要安排很多采摘人員在固定時間段進行采摘，這種人工采摘方式具有以下弊端:(I)采摘耗時較長，對于要求快速采摘的果樹，往往導(dǎo)致很多果實來不及采摘即落下樹枝，導(dǎo)致無法食用；(2)采摘成本高，在果實成熟的季節(jié)，人工成本較高，給種植園主造成較大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)；(3)每一個采摘人員的專業(yè)經(jīng)驗不同，會導(dǎo)致一些尚未成熟的果實也被誤采下來。
[0004]因此，為了克服上述各種弊端，需要一種新的果樹采摘方案，能夠替代傳統(tǒng)的人工采摘方式，適應(yīng)果樹采摘的專業(yè)性和果實分布發(fā)散性的特點，以機械方式自適應(yīng)地根據(jù)果實實際成熟度和位置實現(xiàn)對各個果實的有效采摘。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種智能化果樹采摘系統(tǒng)，引用定位技術(shù)的電機驅(qū)動技術(shù)建造采摘系統(tǒng)的機電設(shè)備，引用有針對性的圖像采集和處理技術(shù)，獲取每一顆果實的成熟度和位置，從而確定每一顆果實的采摘驅(qū)動方案，靈活采摘到每一株果樹上的所有成熟果實，一方面，提高了采摘的效率，另一方面，節(jié)約了大量的人工成本。
[0006]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種智能化果樹采摘系統(tǒng)，所述采摘系統(tǒng)包括采摘機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、定位機構(gòu)、果實信息采集機構(gòu)和ARMll處理器，所述采摘機構(gòu)用于采摘所述待采摘果樹上的果實，所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動所述采摘機構(gòu)，所述定位機構(gòu)位于所述采摘機構(gòu)上，用于實時定位所述采摘機構(gòu)的當(dāng)前位置，所述果實信息采集機構(gòu)采集果樹圖像，對所述果樹圖像執(zhí)行圖像處理，以確定所述待采摘果樹上的每一顆果實是否成熟以及實際位置，所述ARMll處理器與所述驅(qū)動機構(gòu)和所述果實信息采集機構(gòu)分別連接，基于每一顆果實是否成熟確定是否發(fā)出對應(yīng)果實的驅(qū)動信號，基于每一顆果實實際位置和所述采摘機構(gòu)的當(dāng)前位置確定對應(yīng)果實的驅(qū)動信號的內(nèi)容，所述對應(yīng)果實的驅(qū)動信號用于控制所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述采摘機構(gòu)到達對應(yīng)果實的實際位置以實現(xiàn)對對應(yīng)果實的采摘。
[0007]更具體地，在所述智能化果樹采摘系統(tǒng)中，還包括:無線通訊設(shè)備，與遠端的果樹管理控制平臺建立雙向的無線通信鏈路，用于接收所述果樹管理控制平臺發(fā)送的控制指令，所述控制指令包括每一株果樹的當(dāng)前位置，還與所述ARMll處理器連接以無線發(fā)送復(fù)合圖像和果樹采摘結(jié)束信號；GPS定位器，用于實時接收GPS定位衛(wèi)星發(fā)送的所述采摘系統(tǒng)的當(dāng)前GPS數(shù)據(jù)；采摘系統(tǒng)驅(qū)動設(shè)備，與所述無線通訊設(shè)備和所述GPS定位器分別連接，包括直流電動機，用于根據(jù)每一株果樹的當(dāng)前位置和當(dāng)前GPS數(shù)據(jù)，驅(qū)動所述采摘系統(tǒng)到達每一株果樹的當(dāng)前位置的前方；靜態(tài)存儲器，用于預(yù)先存儲預(yù)設(shè)成熟度閾值和預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值，所述預(yù)設(shè)成熟度閾值為一灰度值，還用于預(yù)先存儲果樹上限灰度閾值、果樹下限灰度閾值、果實上限灰度閾值和果實下限灰度閾值，所述果樹上限灰度閾值和所述果樹下限灰度閾值用于將圖像中的果樹和背景分離，所述果實上限灰度閾值和所述果實下限灰度閾值用于將圖像中的果實和背景分離，還用于預(yù)先存儲標(biāo)定線上限灰度閾值和標(biāo)定線下限灰度閾值，所述標(biāo)定線上限灰度閾值和所述標(biāo)定線下限灰度閾值用于將圖像中的標(biāo)定線和背景分離，標(biāo)定線在被拍攝目標(biāo)上的位置為已知數(shù)據(jù)；所述果實信息采集機構(gòu)包括高清攝像頭和圖像處理器，所述高清攝像頭用于對待采摘果樹拍攝，以獲得所述果樹圖像，所述果樹圖像的分辨率為1920 X 1080，所述圖像處理器與所述高清攝像頭和所述靜態(tài)存儲器分別連接，所述圖像處理器包括自適應(yīng)遞歸濾波單元、灰度化處理單元、果樹識別單元、標(biāo)定線識別單元、果實識別單元和果實信息采集單元，所述自適應(yīng)遞歸濾波單元與所述高清攝像頭連接，對所述果樹圖像執(zhí)行自適應(yīng)遞歸濾波，輸出濾波果樹圖像，所述灰度化處理單元與所述自適應(yīng)遞歸濾波單元連接，對所述濾波果樹圖像執(zhí)行灰度化處理，獲得灰度化果樹圖像，所述果樹識別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述灰度化果樹圖像中灰度值在所述果樹上限灰度閾值和所述果樹下限灰度閾值之間的像素識別并組成果樹圖案，所述標(biāo)定線識別單元與所述灰度化處理單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述灰度化果樹圖像中灰度值在所述標(biāo)定線上限灰度閾值和所述標(biāo)定線下限灰度閾值之間的像素識別并組成標(biāo)定線圖案，所述果實識別單元與所述果樹識別單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，將所述果樹圖案中灰度值在所述果實上限灰度閾值和所述果實下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個果實圖案，所述果實信息采集單元與所述標(biāo)定線識別單元、所述果實識別單元和所述靜態(tài)存儲器分別連接，測量多個果實圖案分別與所述標(biāo)定線圖案的相對位置以確定每一顆果實的實際位置，針對每一個果實圖案，統(tǒng)計像素灰度值小于等于所述預(yù)設(shè)成熟度閾值的像素數(shù)量，當(dāng)統(tǒng)計的像素數(shù)量大于等于所述預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值時，確定所述果實圖案對應(yīng)的果實為成熟，當(dāng)所述像素數(shù)量小于所述預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值時，確定所述果實圖案對應(yīng)的果實為未成熟；所述ARMll處理器與所述驅(qū)動機構(gòu)、所述定位機構(gòu)、所述高清攝像頭、所述標(biāo)定線識別單元、所述果實識別單元和所述果實信息采集單元分別連接，將所述果樹圖案、所述標(biāo)定線圖案、所述多個果實圖案、每一顆果實的是否成熟和實際位置復(fù)合到所述果樹圖像上以形成復(fù)合圖像，并在確定對應(yīng)果實成熟時給出對應(yīng)果實的驅(qū)動信號，基于對應(yīng)果實實際位置和所述采摘機構(gòu)的當(dāng)前位置確定對應(yīng)果實的驅(qū)動信號的內(nèi)容，在確定對應(yīng)果實未成熟時不給出對應(yīng)果實的驅(qū)動信號；其中，所述自適應(yīng)遞歸濾波單元、所述灰度化處理單元、所述果樹識別單元、所述標(biāo)定線識別單元、所述果實識別單元和所述果實信息采集單元分別采用不同的FPGA芯片來實現(xiàn)；所述ARMll處理器按預(yù)設(shè)順序發(fā)送多個果實圖案分別對應(yīng)的多個對應(yīng)果實的驅(qū)動信號，并在發(fā)送完畢所有對應(yīng)果實的驅(qū)動信號后，發(fā)出果樹采摘結(jié)束信號。
[0008]更具體地，在所述智能化果樹采摘系統(tǒng)中，還包括:顯示器，與所述ARMll處理器連接，用于顯示所述復(fù)合圖像。
[0009]更具體地，在所述智能化果樹采摘系統(tǒng)中，還包括:用戶輸入設(shè)備，與所述靜態(tài)存儲器連接，根據(jù)用戶的操作，輸入與果樹類型對應(yīng)的各項數(shù)據(jù)，所述各項數(shù)據(jù)包括預(yù)設(shè)成熟度閾值、預(yù)設(shè)判定數(shù)量閾值、果樹上限灰度閾值、果樹下限灰度閾值、果實上限灰度閾值、果實下限灰度閾值、標(biāo)定線上限灰度閾值和標(biāo)定線下限灰度閾值。
[0010]更具體地，在所述智能化果樹采摘系統(tǒng)中，所述顯示器為液晶顯示屏。
[0011]更具體地，在所述智能化果樹采摘系統(tǒng)中，所述用戶輸入設(shè)備為鍵盤。
[0012]通過本實用新型，能夠靈活到達每一顆成熟果實的位置進行采摘，節(jié)省了大量人力成本，提高了采摘的效率。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本實用新型的實施方案進行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本實用新型實施方案示出的智能化果樹采摘系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0015]圖2為根據(jù)本實用新型實施方案示出的智能化果樹采摘系統(tǒng)的果實信息采集機構(gòu)的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將參照附圖對本實用新型的智能化果樹采摘系統(tǒng)的實施方案進行詳細(xì)說明。
[0017]果樹生產(chǎn)具有以下作用:α)果品的營養(yǎng)保健功能果品含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，既含有多種維生素和無機鹽，也含有糖、淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、有機酸、芳香物質(zhì)等，是人體生長發(fā)育和營養(yǎng)必須的物質(zhì)。據(jù)營養(yǎng)