整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)林作物的生長(zhǎng)具有周期性，因而有一定的規(guī)律可循，有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)作林人員能夠通過觀察農(nóng)林作物的生長(zhǎng)狀態(tài)就能確定農(nóng)林作物的生長(zhǎng)階段，尤其是農(nóng)林產(chǎn)品的成熟度與顏色密切相關(guān)的品種，例如蘋果。蘋果顏色為青色發(fā)白時(shí)，蘋果尚未成熟，顏色越紅，成熟度等級(jí)越尚。
[0003]現(xiàn)有的蘋果成熟度檢測(cè)手段，除了原有的人工檢測(cè)模式以外，也有一些研制的檢測(cè)儀器被應(yīng)用，例如，拍攝的蘋果圖像的灰度值越大，說明蘋果顏色越偏白，成熟度等級(jí)較低，反之，拍攝的蘋果圖像的灰度值越小，說明蘋果顏色越偏紫紅，成熟度等級(jí)較高。
[0004]不論是現(xiàn)有的人工檢測(cè)模式，還是現(xiàn)有的儀器檢測(cè)模式，都存在一定的缺陷，例如，前者因?yàn)檫^于依賴人工的歷史經(jīng)驗(yàn)，而每一個(gè)農(nóng)作人員的經(jīng)驗(yàn)不一，導(dǎo)致判斷的結(jié)果也存在誤差，而后者雖然沒有考慮霧霾天氣的影響，在霧霾嚴(yán)重的天氣，霧霾對(duì)檢測(cè)圖像帶來的干擾很可能會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。
[0005]因此，在檢測(cè)整株蘋果成熟度時(shí)，需要一種新的成熟度檢測(cè)方案，既能替代傳統(tǒng)的人工檢測(cè)模式，采用電子儀器自動(dòng)完成檢測(cè)，又能保證檢測(cè)結(jié)果不受霧霾天氣的影響，從而能夠提供高精度的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)，基于蘋果圖像和成熟度關(guān)鍵數(shù)據(jù)判斷整株蘋果的成熟度等級(jí)，更關(guān)鍵的是，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對(duì)圖像的影響因素，并對(duì)多霧天氣下采集的檢測(cè)圖像進(jìn)行去霧霾化處理，提高了識(shí)別平臺(tái)的可靠性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)，所述識(shí)別平臺(tái)包括高清攝像頭、去霧霾處理器、圖像處理器和64位的三星Exynos 7處理器，所述高清攝像頭對(duì)一株蘋果樹進(jìn)行圖像采集，以獲得蘋果樹圖像，所述去霧霾處理器用于去除所述蘋果樹圖像中的霧霾成分，以獲得清晰化圖像，所述圖像處理器對(duì)所述清晰化圖像進(jìn)行圖像處理，以獲得所述蘋果樹的生熟程度數(shù)據(jù)，所述Exynos 7處理器與所述圖像處理器連接，用于基于所述生熟程度數(shù)據(jù)識(shí)別出所述蘋果樹的整株生熟程度等級(jí)。
[0008]更具體地，在所述整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)中，還包括:供電電源，包括太陽(yáng)能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽(yáng)能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽(yáng)能供電器件以由所述太陽(yáng)能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；靜態(tài)存儲(chǔ)器，用于預(yù)先存儲(chǔ)成熟度閾值、判定數(shù)量閾值、蘋果上限灰度閾值和蘋果下限灰度閾值，所述蘋果上限灰度閾值和所述蘋果下限灰度閾值用于將圖像中的每顆蘋果和背景分離，所述靜態(tài)存儲(chǔ)器還預(yù)先存儲(chǔ)了生熟程度等級(jí)對(duì)照表，所述生熟程度等級(jí)對(duì)照表以生熟程度等級(jí)為索引，保存了各個(gè)生熟程度等級(jí)對(duì)應(yīng)的生熟程度數(shù)值范圍；高清攝像頭包括CMOS視覺傳感器和輔助光源，所述CMOS視覺傳感器用于對(duì)所述蘋果樹進(jìn)行圖像采集，以獲得蘋果樹圖像，所述蘋果樹圖像的分辨率為3840X2160，所述輔助光源為所述CMOS視覺傳感器的圖像采集提供照明輔助光，所述照明輔助光的強(qiáng)度與所述輔助光源周圍環(huán)境的光線亮度成反比；所述去霧霾處理器包括:霧霾濃度檢測(cè)子器件，位于空氣中，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)識(shí)別平臺(tái)所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；整體大氣光值獲取子器件，與所述高清攝像頭連接以獲得所述蘋果樹圖像，計(jì)算所述蘋果樹圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子器件，與所述高清攝像頭和所述霧霾濃度檢測(cè)子器件分別連接，對(duì)所述蘋果樹圖像的每一個(gè)像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF (edge-preserving gaussianfilter)對(duì)所述目標(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對(duì)目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個(gè)像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子器件，與所述整體大氣光值獲取子器件和所述大氣散射光值獲取子器件分別連接，將每一個(gè)像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述高清攝像頭、所述整體大氣光值獲取子器件和所述介質(zhì)傳輸率獲取子器件分別連接，將I減去每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述蘋果樹圖像中每一個(gè)像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個(gè)像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個(gè)像素的清晰化像素值，所述蘋果樹圖像中每一個(gè)像素的像素值包括所述蘋果樹圖像中每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個(gè)像素的清晰化像素值包括每一個(gè)像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述清晰化圖像；所述圖像處理器與所述去霧霾處理器和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，所述圖像處理器包括圖像預(yù)處理子器件和生熟程度檢測(cè)子器件，所述圖像預(yù)處理子器件與所述去霧霾處理器連接，對(duì)所述清晰化圖像依次進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)、小波濾波和灰度化處理，以獲得灰度化圖像，所述生熟程度檢測(cè)子器件與所述圖像預(yù)處理子器件和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，將所述灰度化圖像中灰度值在所述蘋果上限灰度閾值和所述蘋果下限灰度閾值之間的像素識(shí)別并組成多個(gè)蘋果圖案，針對(duì)每一個(gè)蘋果圖案，統(tǒng)計(jì)像素灰度值小于等于所述成熟度閾值的像素?cái)?shù)量，當(dāng)統(tǒng)計(jì)的像素?cái)?shù)量大于等于所述判定數(shù)量閾值時(shí)，確定所述蘋果圖案對(duì)應(yīng)的蘋果為成熟，當(dāng)所述像素?cái)?shù)量小于所述判定數(shù)量閾值時(shí)，確定所述蘋果圖案對(duì)應(yīng)的蘋果為未成熟，基于多個(gè)蘋果圖案的蘋果的成熟確定結(jié)果統(tǒng)計(jì)并輸出整株蘋果的生熟程度數(shù)據(jù)；所述Exynos 7處理器與所述圖像處理器和所述靜態(tài)存儲(chǔ)器分別連接，基于所述整株蘋果的生熟程度數(shù)據(jù)和所述生熟程度等級(jí)對(duì)照表，確定所述整株蘋果的生熟程度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的生熟程度等級(jí)以作為整株生熟程度等級(jí)并輸出；其中，所述圖像預(yù)處理子器件和所述生熟程度檢測(cè)子器件分別采用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，所述分別采用的FPGA芯片均為 XILINX 公司的 XC3S1000FT256。
[0009]更具體地，在所述整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)中，將所述去霧霾處理器、所述圖像處理器和所述Exynos 7處理器集成在一塊集成電路板上。
[0010]更具體地，在所述整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)中，所述識(shí)別平臺(tái)還包括:無線收發(fā)器，與所述Exynos 7處理器連接，用于無線發(fā)送所述整株生熟程度等級(jí)。
[0011]更具體地，在所述整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)中，替換分別采用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)，將所述圖像預(yù)處理子器件和所述生熟程度檢測(cè)子器件集成在一塊FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0012]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0014]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)的高清攝像頭的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的整株蘋果樹生熟程度識(shí)別平臺(tái)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)林作物的生熟程度判斷非常關(guān)鍵，如果生熟程度判斷失誤，可能造成不菲的經(jīng)濟(jì)損失，例如，對(duì)于尚未成熟的農(nóng)作林物進(jìn)行采摘，會(huì)導(dǎo)致采摘到的農(nóng)林產(chǎn)品無法銷售，同樣，如果對(duì)于已經(jīng)成熟的農(nóng)林作物未能判斷為成熟，則會(huì)耽誤最佳的采摘時(shí)間段，甚至容易導(dǎo)致農(nóng)林產(chǎn)品爛在農(nóng)田里。因而，只有準(zhǔn)確判斷出農(nóng)林作物是否成