基于無人機檢測的農作物成熟度識別平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無人機監(jiān)控領域，尤其涉及一種基于無人機檢測的農作物成熟度識別平臺。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的農作物種植方式是以農戶為單位的分散式種植模式，緊鄰的農田之間，由于分屬不同的農戶，農戶的種植農作物類型不同以及種植習慣不同，導致種植的農作物成熟度參差不齊，這樣的種植模式也難以在同一時間使用大型化機械工具進行統(tǒng)一農作物收割或采摘，農戶只能根據(jù)個人經驗，判斷自家農田內農作物的成熟程度，并在判定成熟時，以家庭為單位組織人手單獨收割。
[0003]隨著農作物種植方式由分散式種植模式向集約式種植模式的發(fā)展，許多緊鄰的農田可能屬于同一個農業(yè)管理部門，種植的農作物類型相同，種植的時間也相同，導致這些農田內的農作物的生長狀況一直保持同步，這使得所述農業(yè)管理部門在確定農作物成熟的情況下，聘用大型化機械工具進行大面積的統(tǒng)一農作物收割或采摘成為可能。
[0004]然而，在同一種農作物集約式大面積種植的今天，成熟度的判斷仍依靠落后的人工方式，這種方式應用到大面積農作物成熟度判斷會出現(xiàn)以下幾個問題:(I)人眼觸及范圍有限，可能當前農作物是成熟的，但人眼未觸及的絕大部分農作物未成熟，這時收割，會給農業(yè)管理部門造成巨大經濟損失；(2)人工判斷的方式過于依賴個人經驗，其判斷結果與標準結果之間存在一定的誤差。
[0005]因而，為了解決上述問題，需要一種新的農作物成熟度識別方案，能夠以科學的儀器識別的方式替代人工識別方式，實現(xiàn)對大面積甚至超大面積的農作物成熟度判斷，避免成熟度誤判的情況發(fā)生。
【實用新型內容】
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種基于無人機檢測的農作物成熟度識別平臺，借用無人機靈活、機動的特點，將成熟度識別的電子器件搭載在無人機上，在遠端控制平臺的操控下，控制無人機飛抵各個區(qū)域，并以區(qū)域為單位，逐個識別每一個區(qū)域的成熟度，從而能夠快速獲得大面積的農作物成熟度情況，為農作物經營部門的收割或采摘時段的選擇及時提供更有價值的參考數(shù)據(jù)。
[0007]根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種基于無人機檢測的農作物成熟度識別平臺，所述識別平臺包括移動硬盤、圖像采集設備、圖像處理設備和數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器與所述圖像采集設備和所述圖像處理設備分別連接，在所述無人機飛抵農作物成熟度的采集區(qū)域后，啟動所述圖像采集設備和所述圖像處理設備，所述圖像采集設備用于對所述采集區(qū)域拍攝，以獲得農作物區(qū)域圖像，所述圖像處理設備用于對所述農作物區(qū)域圖像執(zhí)行圖像處理，所述數(shù)字信號處理器根據(jù)圖像處理結果確定所述采集區(qū)域內農作物的成熟度，所述移動硬盤連接所述數(shù)字信號處理器以存儲所述采集區(qū)域內農作物的成熟度。
[0008]更具體地，所述基于無人機檢測的農作物成熟度識別平臺中，所述識別平臺還包括北斗星定位設備，連接北斗星導航衛(wèi)星，用于實時接收無人機所在位置的北斗星導航數(shù)據(jù)，所述北斗星導航數(shù)據(jù)的精度為2米；無線電高度傳感器，包括無線電發(fā)射機、無線電接收機和微控制器，所述微控制器與所述無線電發(fā)射機和所述無線電接收機分別連接，所述無線電發(fā)射機向地面發(fā)射無線電波，所述無線電接收機接收地面反射的無線電波，所述微控制器根據(jù)所述無線電發(fā)射機的發(fā)射時間、所述無線電接收機的接收時間和無線電波傳播速度計算無人機的當前高度，所述無線電波傳播速度為光速；USB驅動接口，用于插入外部U盤，以接收所述外部U盤中存儲的各個類型的農作物圖像模板，所述各個類型的農作物圖像模板為各個類型的農作物的基準二值化圖像，還用于接收所述外部U盤中存儲的農作物上限灰度閾值和農作物下限灰度閾值，所述農作物上限灰度閾值和所述農作物下限灰度閾值用于將圖像中的農作物和背景分離，還用于接收所述外部U盤中存儲的農作物成熟度數(shù)據(jù)表，所述農作物成熟度數(shù)據(jù)表中以農作物類型為索引，保存了每一種農作物對應的成熟度閾值、判定數(shù)量閾值和各個成熟度等級；無線收發(fā)設備，用于接收地面農林部門監(jiān)控平臺發(fā)送的控制信號，所述控制信號中包括所述農林部門監(jiān)控平臺指定的采集區(qū)域的定位數(shù)據(jù)，所述定位數(shù)據(jù)包括對應的采集北斗星位置、采集高度和區(qū)域位置，所述農林部門監(jiān)控平臺按順序逐個發(fā)送多個控制信號，所述多個控制信號中每一個控制信號中對應的指定采集區(qū)域都不同；無人機動力驅動設備，為所述無人機的飛行提供動力；所述移動硬盤與所述USB驅動接口連接，以接收并存儲各個類型的農作物圖像模板、農作物上限灰度閾值、農作物下限灰度閾值和農作物成熟度數(shù)據(jù)表；所述圖像采集設備包括航拍攝像機和輔助光源，所述航拍攝像機用于對所述采集區(qū)域拍攝，以獲得農作物區(qū)域圖像，所述輔助光源為所述航拍攝像機的拍攝提供照明輔助光，所述照明輔助光的強度與所述輔助光源周圍環(huán)境的光線亮度成反比；所述圖像處理設備與所述移動硬盤和所述圖像采集設備分別連接，包括小波濾波器件、灰度化處理器件、二值化處理器件、農作物類型識別器件和成熟度等級識別器件，所述小波濾波器件與所述航拍攝像機連接，基于哈爾小波濾波器對所述農作物區(qū)域圖像執(zhí)行濾波處理，以獲得農作物濾波圖像，所述灰度化處理器件與所述小波濾波器件和所述移動硬盤分別連接，將所述農作物濾波圖像中灰度值在所述農作物上限灰度閾值和所述農作物下限灰度閾值之間的像素識別并組成多個農作物子圖像，每一個農作物子圖像對應一株農作物，所述二值化處理器件與所述灰度化處理器件連接，基于預設二值化閾值將所述多個農作物子圖像分別二值化，以生成多個農作物二值化子圖像，所述預設二值化閾值為一個數(shù)值在0-255之間的灰度值，所述農作物類型識別器與所述二值化處理器件和所述移動硬盤分別連接，將每一個農作物二值化子圖像與各個類型的農作物圖像模板逐一匹配，以獲得每一個農作物二值化子圖像對應的農作物類型，針對所述多個農作物二值化子圖像對應的各個不同農作物類型，取出現(xiàn)次數(shù)占據(jù)所述多個農作物二值化子圖像數(shù)量的百分比大于預設百分比閾值的農作物類型作為采集區(qū)域農作物類型輸出，所述成熟度等級識別器件和所述灰度化處理器件、所述農作物類型識別器件和所述移動硬盤分別連接，在所述農作物成熟度數(shù)據(jù)表中查找到與所述采集區(qū)域農作物類型對應的成熟度閾值、判定數(shù)量閾值和各個成熟度等級以作為目標成熟度閾值、目標判定數(shù)量閾值和各個目標成熟度等級，針對每一個農作物子圖像，統(tǒng)計像素灰度值小于等于所述目標成熟度閾值的像素數(shù)量，當統(tǒng)計的像素數(shù)量大于等于所述目標判定數(shù)量閾值時，確定所述農作物子圖像對應的農作物為成熟，當所述像素數(shù)量小于所述目標判定數(shù)量閾值時，確定所述農作物子圖像對應的農作物為未成熟，基于多個農作物子圖像的農作物的成熟確定結果統(tǒng)計并輸出所述采集區(qū)域內農作物的成熟度；所述數(shù)字信號處理器與所述農作物類型識別器件、所述成熟度等級識別器件、所述無線收發(fā)設備、所述無人機動力驅動設備、所述北斗星定位設備和所述無線電高度傳感器分別連接，對所述控制信號進行解析以獲得所述采集北斗星位置、采集高度和區(qū)域位置，并控制所述無人機動力