CN105165773B - 农药喷洒速率控制平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农药喷洒速率控制平台，位于机车上，包括农药喷洒设备、图像采集设备、雾霾处理设备、图像处理设备和数字信号处理器，所述图像采集设备用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器与所述农药喷洒设备和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备的喷洒速率。通过本发明，能够在各种雾霾天气下基于被喷洒农作物的面积实时控制农药喷洒的速率，减少了农药喷洒过程中的人工操作。

Description

农药喷洒速率控制平台

本发明是申请号为201510162657.2、申请日为2015年4月8日、发明名称为“农药喷洒速率控制平台”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子检测管理领域，尤其涉及一种农药喷洒速率控制平台。

背景技术

现有技术的农药喷洒主要建立在人工喷洒模式的基础上，进度缓慢，喷洒模式不够精细，对操作人员的人身造成危害，已经不能满足大面积农作物种植的需求，不能满足以人为本的人文关怀的需求。需要一种农药喷洒速率电子化喷洒模式，替代现有的人工喷洒模式，为农田的耕作者和农业管理部门提供方便。

研究农药喷洒速率电子化控制的目的是以旱田作物，例如棉花、小麦和玉米，为施药目标，实时采集目标状态图像，利用图像处理技术对图像进行分析与处理，对何时喷洒农药、喷洒多少剂量的农药做出科学决策并自动控制完成施药作业，最终设计并建立出一套适用于大面积农田农药喷洒的智能化机器系统，运用嵌入式控制系统为农药喷洒的准确、高效、低耗、减少污染提供有力的理论和技术支持。但是，在建立这样的系统时，如果不考虑雾霾天气对检测图像的影响，得到的喷洒数据必然出现误差。

因此，需要一种新的农药喷洒速率控制的技术方案，能够实时获取被喷洒区域的农作物生长状况，根据农作物生长状况确定喷洒的速率，能够采用机械推进的方式，提高农药喷洒的效率，还能够克服各种雾霾天气对速率控制带来的干扰。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种农药喷洒速率控制平台，通过引入摄像装置对农田实际状况进行拍摄，引入高精度的图像处理装置对农田图像进行图像平移、划分、滤波和分析，基于绿色像素数量占据图像总像素的比例，确定农药的喷洒剂量，控制喷洒设备自动进行喷洒，本发明的喷洒系统设置在车载平台上，极大地提高了农药的喷洒效率，适合大面积的农药喷洒，更关键的是，还根据大气衰减模型确定雾霾对图像的影响因素，并对各种雾霾天气下采集的图像进行去雾霾化处理，拓宽了平台的应用范围。

根据本发明的一方面，提供了一种农药喷洒速率控制平台，所述平台位于机车上，包括农药喷洒设备、图像采集设备、雾霾处理设备、图像处理设备和数字信号处理器，所述图像采集设备用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器与所述农药喷洒设备和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备的喷洒速率。

更具体地，所述农药喷洒速率控制平台还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；固定横杆，位于机车车尾，用于固定所述图像采集设备和所述农药喷洒设备，其中所述图像采集设备和所述农药喷洒设备处于同一高度上且水平相距预设距离；静态存储设备，预存所述预设距离，还用于预存第一比例阈值、第二比例阈值和比例速率对照表，所述比例速率对照表列举了图像中绿色比例与所述农药喷洒设备的喷洒速率的一一对照关系，所述绿色比例为图像中绿色像素数量占据总像素数量的比例；所述雾霾处理设备还包括：存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测机车所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；区域划分子设备，连接所述图像采集设备以接收所述车后农田图像，对所述车后农田图像进行灰度化处理以获得灰度化区域图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化区域图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化区域图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述巡逻区域图像中的对应位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述车后农田图像和所述黑色通道，将所述车后农田图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述车后农田图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述车后农田图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述车后农田图像中每一个像素的像素值包括所述车后农田图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化农田图像；所述图像处理设备还包括：图像平移子设备，连接所述雾霾处理设备以获得所述清晰化农田图像，根据所述预设距离从所述图像采集设备向所述农药喷洒设备一侧平移所述清晰化农田图像，并从平移后的图像中切除平移出所述清晰化农田图像轮廓的图像部分，以获得喷洒区域图像；图像划分子设备，连接所述图像平移子设备以接收所述喷洒区域图像，计算所述喷洒区域图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于等于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，基于绿色像素和非绿色像素将所述喷洒区域图像二值化，以输出二值化喷洒图像；图像滤波子设备，连接所述图像划分子设备以接收所述二值化喷洒图像，基于3×3像素窗口的中值滤波算法对所述二值化喷洒图像滤波，以获得二值化平滑喷洒图像；所述数字信号处理器与所述图像处理设备和所述农药喷洒设备分别连接，计算所述二值化平滑喷洒图像中的绿色比例，当所述绿色比例大于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出启动农药喷洒信号并输出所述绿色比例，当所述绿色比例小于等于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出停止农药喷洒信号；所述农药喷洒设备包括速率控制子设备，用于与所述数字信号处理器和所述静态存储设备分别连接，在接收到所述启动农药喷洒信号后，基于所述绿色比例在所述比例速率对照表中查找与所述绿色比例对应的喷洒速率并作为所述农药喷洒设备的喷洒速率，所述速率控制子设备在接收到所述停止农药喷洒信号，停止工作。

更具体地，所述农药喷洒速率控制平台中，所述图像采集设备包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和CCD传感器。

更具体地，所述农药喷洒速率控制平台中，所述农药喷洒设备还包括农药储存容器和农药剩余容量检测器，所述农药储存容器用于容纳预先调制的农药，所述农药剩余容量检测器位于所述农药储存容器中，用于通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量。

更具体地，所述农药喷洒速率控制平台中，所述农药喷洒设备在农药剩余容量小于预设农药容量时，向所述数字信号处理器发出农药不足警示信号。

更具体地，所述农药喷洒速率控制平台中，所述预设农药容量被预存于所述静态存储设备中。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的农药喷洒速率控制平台的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的农药喷洒速率控制平台的图像处理设备的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的农药喷洒速率控制平台的实施方案进行详细说明。

农业生产中经常使用农药对农作物进行喷洒，杀死农作物上的害虫，以保障农作物的正常生长。农药的使用为农业的丰收起到了积极作用，但现实中，农药的喷洒状况令人担忧。

当前的农药喷洒过于粗放，例如，仅仅针对田地面积确定农药喷洒的剂量，而没有根据田中农作物的生长状况制定因地制宜的喷洒方案，导致一些农作物生长旺盛的地方，喷洒的农药相对不足，难以满足完全杀虫的效果，而在一些农作物生长缓慢的地方，喷洒的农药相对过多，直接影响了农作物的产量和品质，还对田地造成严重的化学污染。

同时，人工喷洒的模式仍然是农药喷洒的主要手段，这种模式过度依靠操作人员的经验，科学程度不高，容易造成农药的滥用，另外，人工模式的劳动强度大，操作人员直接接触农药，人身极易受到农药的伤害，最主要的是，这种模式是通过操作人员缓慢前进来推动农药的喷洒，喷洒效率不高。

本发明的农药喷洒速率控制平台，以车辆为平台，期望实现以下功能：通过视觉分析系统完成对当前农田图像的采集及处理，判断在自然光照射条件下所摄取的图像中是否有绿色植物，以及如果有，绿色植物在摄取图像中的覆盖面积是多少，从而实现农药喷洒速率的自动控制，另外，本发明为了提高各种天气下当前农田图像的清晰程度，还需要减少当前农田图像的雾霾成分，以保障最终控制数据的准确性。

图1为根据本发明实施方案示出的农药喷洒速率控制平台的结构方框图，所述平台位于机车上，包括农药喷洒设备1、图像采集设备2、雾霾处理设备3、图像处理设备4和数字信号处理器5，所述图像采集设备2用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备3用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备4用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器5与所述农药喷洒设备1和所述图像处理设备4分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备1的喷洒速率。

接着，对本发明的农药喷洒速率控制平台进行更具体的说明。

所述平台还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压。

所述平台还包括：固定横杆，位于机车车尾，用于固定所述图像采集设备2和所述农药喷洒设备1，其中所述图像采集设备2和所述农药喷洒设备1处于同一高度上且水平相距预设距离。

所述平台还包括：静态存储设备，预存所述预设距离，还用于预存第一比例阈值、第二比例阈值和比例速率对照表，所述比例速率对照表列举了图像中绿色比例与所述农药喷洒设备的喷洒速率的一一对照关系，所述绿色比例为图像中绿色像素数量占据总像素数量的比例。

所述雾霾处理设备3包括以下部件：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测机车所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；

区域划分子设备，连接所述图像采集设备2以接收所述车后农田图像，对所述车后农田图像进行灰度化处理以获得灰度化区域图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化区域图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化区域图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述巡逻区域图像中的对应位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述车后农田图像和所述黑色通道，将所述车后农田图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；

大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述车后农田图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；

介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；

清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述车后农田图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述车后农田图像中每一个像素的像素值包括所述车后农田图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化农田图像。

如图2所示，所述图像处理设备包括以下部件：

图像平移子设备41，连接所述雾霾处理设备3以获得所述清晰化农田图像，根据所述预设距离从所述图像采集设备向所述农药喷洒设备一侧平移所述清晰化农田图像，并从平移后的图像中切除平移出所述清晰化农田图像轮廓的图像部分，以获得喷洒区域图像；

图像划分子设备42，连接所述图像平移子设备41以接收所述喷洒区域图像，计算所述喷洒区域图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于等于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，基于绿色像素和非绿色像素将所述喷洒区域图像二值化，以输出二值化喷洒图像；

图像滤波子设备43，连接所述图像划分子设备42以接收所述二值化喷洒图像，基于3×3像素窗口的中值滤波算法对所述二值化喷洒图像滤波，以获得二值化平滑喷洒图像。

所述数字信号处理器5与所述图像处理设备4和所述农药喷洒设备1分别连接，计算所述二值化平滑喷洒图像中的绿色比例，当所述绿色比例大于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备1输出启动农药喷洒信号并输出所述绿色比例，当所述绿色比例小于等于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备1输出停止农药喷洒信号。

所述农药喷洒设备1包括速率控制子设备，用于与所述数字信号处理器5和所述静态存储设备分别连接，在接收到所述启动农药喷洒信号后，基于所述绿色比例在所述比例速率对照表中查找与所述绿色比例对应的喷洒速率并作为所述农药喷洒设备1的喷洒速率，所述速率控制子设备在接收到所述停止农药喷洒信号，停止工作。

可选地，在所述平台中，所述图像采集设备2包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和CCD传感器；所述农药喷洒设备1还包括农药储存容器和农药剩余容量检测器，所述农药储存容器用于容纳预先调制的农药，所述农药剩余容量检测器位于所述农药储存容器中，用于通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量；所述农药喷洒设备1在农药剩余容量小于预设农药容量时，向所述数字信号处理器5发出农药不足警示信号；以及可以将所述预设农药容量预存于所述静态存储设备中。

另外，雾霾图像可以通过一系列图像处理设备实现图像的去雾霾化，以获得清晰化的图像，提高图像的能见度。这些图像处理设备分别执行不同的图像处理功能，基于雾霾形成的原理，达到去除雾霾的效果。雾霾图像的清晰化处理对于军用和民用领域都具有极大的应用价值，军用领域包括军事国防、遥感导航等，民用领域包括道路监测、目标跟踪和自动驾驶等。

雾霾图像形成的过程可以用大气衰减过程来描绘，在雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系可用整体大气光值和每一个像素的介质传输率来表述，即在已知雾霾图像的情况下，根据整体大气光值和每一个像素的介质传输率，可以求解出清晰化图像。

对于整体大气光值和每一个像素的介质传输率的求解都存在一些有效且经过验证的手段，例如，对于每一个像素的介质传输率，需要获得整体大气光值和每一个像素的大气散射光值，而每一个像素的大气散射光值可在对每一个像素在雾霾图像中的像素值进行两次保持边缘的高斯平滑滤波而获得，其间，雾霾去除的强度可调；而整体大气光值的获得方式有两种，一种方式是，可通过获取雾霾图像的黑色通道(即在雾霾图像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道为R，G，B三颜色通道中的一种)，在雾霾图像中，通过寻找黑色通道像素值偏大的多个像素中寻找灰度值最大的像素来获得，即将寻找到的、灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值，参与雾霾图像中每一个像素的清晰化处理；另外，整体大气光值也可通过以下方式获得：计算雾霾图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值。

具体的雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系，以及各个参数之间的关系可参见以上内容。

通过对雾霾图像形成原理的探讨，搭建了雾霾图像和清晰化图像之间的关系，用多个参数表示这种关系，随后通过获得的多个参数值和雾霾图像即可还原获得清晰度较高的图像，由于参数的获得借用了一些统计手段和经验手段，因此所述清晰度较高的图像不可能完全等同于实际图像，但已经具有相当程度的去雾霾效果，为雾霾天气下的各个领域作业提供有效保障。

采用本发明的农药喷洒速率控制平台，针对现有农药人工喷洒模式自动化水平低、对农田和操作人员易造成损害的技术问题，借用机车作为农药运输和喷洒平台，对实时拍摄的农作物图像进行去雾霾处理和农作物面积分析，判断当前农作物所需的农药剂量，保证了在各种雾霾天气下对农药喷洒速率的准确控制，在提高农药喷洒速度和效率的同时，避免操作人员与农药喷洒系统直接接触，保障操作人员的身心健康不受损坏。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种农药喷洒速率控制平台，位于机车上，所述平台包括农药喷洒设备、图像采集设备、雾霾处理设备、图像处理设备和数字信号处理器，所述图像采集设备用于拍摄车后农田图像，所述雾霾处理设备用于去除所述车后农田图像中的雾霾成分以获得清晰化农田图像，所述图像处理设备用于对所述清晰化农田图像进行图像处理，所述数字信号处理器与所述农药喷洒设备和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果控制所述农药喷洒设备的喷洒速率；

其特征在于，所述平台还包括：

供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；

固定横杆，位于机车车尾，用于固定所述图像采集设备和所述农药喷洒设备，其中所述图像采集设备和所述农药喷洒设备处于同一高度上且水平相距预设距离；

静态存储设备，预存所述预设距离，还用于预存第一比例阈值、第二比例阈值和比例速率对照表，所述比例速率对照表列举了图像中绿色比例与所述农药喷洒设备的喷洒速率的一一对照关系，所述绿色比例为图像中绿色像素数量占据总像素数量的比例；

所述雾霾处理设备还包括：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测机车所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；

区域划分子设备，连接所述图像采集设备以接收所述车后农田图像，对所述车后农田图像进行灰度化处理以获得灰度化区域图像，还与存储子设备连接，将所述灰度化区域图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化区域图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述巡逻区域图像中的对应位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述车后农田图像和所述黑色通道，将所述车后农田图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；

大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述车后农田图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；

介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；

清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述车后农田图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述车后农田图像中每一个像素的像素值包括所述车后农田图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化农田图像；

所述图像处理设备还包括：

图像平移子设备，连接所述雾霾处理设备以获得所述清晰化农田图像，根据所述预设距离从所述图像采集设备向所述农药喷洒设备一侧平移所述清晰化农田图像，并从平移后的图像中切除平移出所述清晰化农田图像轮廓的图像部分，以获得喷洒区域图像；

图像划分子设备，连接所述图像平移子设备以接收所述喷洒区域图像，计算所述喷洒区域图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于等于所述第一比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，基于绿色像素和非绿色像素将所述喷洒区域图像二值化，以输出二值化喷洒图像；

图像滤波子设备，连接所述图像划分子设备以接收所述二值化喷洒图像，基于3×3像素窗口的中值滤波算法对所述二值化喷洒图像滤波，以获得二值化平滑喷洒图像；

所述数字信号处理器与所述图像处理设备和所述农药喷洒设备分别连接，计算所述二值化平滑喷洒图像中的绿色比例，当所述绿色比例大于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出启动农药喷洒信号并输出所述绿色比例，当所述绿色比例小于等于所述第二比例阈值时，向所述农药喷洒设备输出停止农药喷洒信号；

所述农药喷洒设备包括速率控制子设备，用于与所述数字信号处理器和所述静态存储设备分别连接，在接收到所述启动农药喷洒信号后，基于所述绿色比例在所述比例速率对照表中查找与所述绿色比例对应的喷洒速率并作为所述农药喷洒设备的喷洒速率，所述速率控制子设备在接收到所述停止农药喷洒信号，停止工作；

所述图像采集设备包括减震底架、前盖玻璃、镜头、滤镜和CCD传感器；

所述农药喷洒设备还包括农药储存容器和农药剩余容量检测器，所述农药储存容器用于容纳预先调制的农药，所述农药剩余容量检测器位于所述农药储存容器中，用于通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量；

所述农药喷洒设备在农药剩余容量小于预设农药容量时，向所述数字信号处理器发出农药不足警示信号；

所述预设农药容量被预存于所述静态存储设备中。