CN111506105A - 一种农用无人机控制装置及播撒控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农用无人机控制装置，设置在农用无人机本体上，所述农用无人机控制装置包括：控制器、图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块；所述图像采集模块设置在农用无人机本体的底部；所述红外感应模块设置在农用无人机的物料储存仓内；所述控制器分别与所述图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块相连接；本发明还公开了一种农用无人机播撒控制方法；本发明技术方案通过设置图像采集模块对目标农田图像进行采集识别，得到农田的特征数据，并结合设置在物料储存仓的红外感应模块检测出物料的体积，计算得到当前农用无人机的播撒效率，实现农用无人机均匀播撒物料，提高农用无人机的播撒效率。
Description
技术领域
本发明涉及农用无人机技术领域，尤其涉及一种农用无人机控制装置及播撒控制方法。
背景技术
近年来，随着国家科学技术的日益发展，越来越多的科技产品随之出现，“无人机”就是其中一种，而在农业生产中，为了节省劳动力、降低劳动强度，农用无人机被应用在现代农业上，用于播撒种子或肥料等材料。
但是现有的农用无人机在播撒操作的时候，由地面遥控终端控制，当农用无人机到达目标农田上空的时候接收到来自地面的指令，再控制物料储存仓内的物料进行播撒，而播撒的效率则被固定，无法根据目标农田的区域大小控制播撒效率，使得物料播撒不均匀，不利于农作物培养。
因此，目前亟需一种可以实现物料播撒均匀的农用无人机控制策略，以提高农用无人机的播撒效率。
发明内容
本发明提供了一种农用无人机控制装置及播撒控制方法，实现农用无人机均匀播撒物料，提高农用无人机的播撒效率。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种农用无人机控制装置，设置在农用无人机本体上，所述农用无人机控制装置包括：控制器、图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块；
所述图像采集模块设置在农用无人机本体的底部；所述红外感应模块设置在农用无人机的物料储存仓内；所述控制器分别与所述图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块相连接。
作为优选方案，所述红外感应模块包括多个红外传感器，所述多个红外传感器依次间隔设置在所述物料储存仓的垂直位置上。
作为优选方案，所述农用无人机控制装置还包括：高度感应模块和风速感应模块，所述高度感应模块设置在农用无人机本体的底部，所述风速感应模块设置在农用无人机本体的表面上；所述控制器分别与所述高度感应模块和风速感应模块相连接。
本发明实施例还提供了一种农用无人机播撒控制方法，基于上述所述的农用无人机控制装置，其步骤包括：
接收由图像采集模块采集到的目标农田图像，以及接收由红外感应模块发送的感应触发指令；
对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据；所述特征数据包括目标农田的长度数据和宽度数据；
根据所述感应触发指令判断得到当前农用无人机的物料储存仓内的物料总体积；
根据所述目标农田的特征数据和所述物料总体积，确定农用无人机的播撒效率，从而控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度，使得物料均匀播撒在目标农田上。
作为优选方案，所述对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据的步骤，具体包括：
对所述目标农田图像进行灰度处理，得到灰度图像；
对所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像；
对所述二值化图像进行降噪处理，得到降噪图像；
对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域，得到目标农田的特征数据。
作为优选方案，所述对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域的步骤，具体包括：
对所述降噪图像进行边缘特征识别，提取出目标农田的四个直角位置；
根据所述四个直角位置确定目标农田的边缘区域。
作为优选方案，所述根据所述目标农田的特征数据和所述物料总体积，确定农用无人机的播撒效率的步骤，具体包括：
根据目标农田的宽度数据和预设的农用无人机播撒宽度值，计算得到农用无人机需要往返的次数；
根据所述物料总体积和所述需要往返的次数，确定每次飞行播撒的体积；
根据所述每次飞行播撒的体积、目标农田的长度数据和物料储存仓的开度效率，计算出农用无人机的播撒效率。
作为优选方案，在所述控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度之前，还包括：
接收由高度感应模块发送的当前高度数据，以及接收由风速感应模块发送的当前风速数据和风向位置；
根据所述当前高度数据、当前风速数据和风向位置，对所述农用无人机的播撒效率进行修正。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述任一项所述的农用无人机播撒控制方法。
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的农用无人机播撒控制方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
1、通过设置图像采集模块对目标农田图像进行采集识别，得到农田的特征数据，并结合设置在物料储存仓的红外感应模块检测出物料的体积，计算得到当前农用无人机的播撒效率，实现农用无人机均匀播撒物料，提高农用无人机的播撒效率。
2、在物料储存仓内设置多个红外传感器，可以更精准地识别当前物料储存仓内的物料体积，进一步提高农用无人机播撒效率的计算准确度。
3、通过对降噪图像进行边缘特征识别，提取出目标农田的四个直角位置，通过四个直角位置确定目标农田的区域，可以实现更快地识别出目标农田，降低处理器的运算量，提高运算效率。
4、结合高度数据、风速数据和风向位置，对农用无人机的播撒效率进行修正，可以进一步提高农用无人机的播撒效率的准确度，从而更加精准地确定农用无人机的飞行速度，使得物料播撒更均匀，进一步提高本技术方案的实用性。
附图说明
图1：为本发明实施例中的农用无人机控制装置的结构示意图；
图2：为本发明实施例中的农用无人机播撒控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明优选实施例提供了一种农用无人机控制装置，设置在农用无人机本体上，所述农用无人机控制装置包括：控制器、图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块；所述图像采集模块设置在农用无人机本体的底部；所述红外感应模块设置在农用无人机的物料储存仓内；所述控制器分别与所述图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块相连接。
具体地，图像采集模块用于拍摄采集目标农田的图像，红外感应模块用于对物料储存仓内的物料进行检测，可以将红外感应模块设置在物料储存仓内部的上方，当装载的物料满载到某一位置时，红外感应模块通过红外线检测到信号，会确定当前物料的容量已到达预设位置，则可以确定当前物料的总体积。储存模块用于储存数据处理相关的历史数据，相当于黑盒子功能，以便工作人员对农用无人机的飞行数据和控制播撒的指令数据进行分析，还原控制过程等。通信模块则负责农用无人机与外界遥控装置的通信，农用无人机在初始启动阶段需要接收外界遥控器的启动指令，在初始化完成并物料装载完成后，执行飞行动作。处理器则负责整个农用无人机控制装置的数据处理和交互的执行主体，相当于大脑，用于数据处理和指令下发。
应当说明的是，图像采集模块可以为包含一个或多个摄像头的装置，摄像头也可以为高清摄像头；通信模块可以为WiFi模块、4G模块、5G模块等通信交互模块，根据实际需要进行更改，本技术方案不作限定；储存模块可以为包含了储存器的装置，储存器的型号和结构在本技术方案中不作限定。
在另一实施例中，所述红外感应模块包括多个红外传感器，所述多个红外传感器依次间隔设置在所述物料储存仓的垂直位置上。具体地，为了进一步提高物料储存仓内的物料体积数量检测准确性，在本实施例中设置了多个红外传感器，例如，在物料储存仓的底部、中部和上方均设置一个红外传感器，通过检测物料在不同位置的情况，确定物料储存仓内的物料体积。当设置在物料储存仓上方的红外传感器检测到数据时，则证明当前物料装载量为满载；当设置在物料储存仓中部的红外传感器检测到数据时，则证明当前物料装载量为半载；当设置在物料储存仓底部的红外传感器检测到数据时，则证明当前物料装载量不足，需要补充物料。此外，还可以根据预设的体积容量规则确定当前物料的容量数值，例如满载为100％，半载为50％等。为了检测更准确，可以设置多于三个的红外传感器，而红外传感器的数量可以根据实际需求进行变换，本技术方案不作限定。
在另一实施例中，所述农用无人机控制装置还包括：高度感应模块和风速感应模块，所述高度感应模块设置在农用无人机本体的底部，所述风速感应模块设置在农用无人机本体的表面上；所述控制器分别与所述高度感应模块和风速感应模块相连接。为了进一步提高农用无人机的播撒效率的准确度，在农用无人机上还设置了高度感应模块和风速感应模块，高度感应模块用于检测获取当前农用无人机的飞行高度，而风速感应模块则用于检测当前风力大小和风向角度。其中，风速感应模块的数量可以为一个或多个，当选用多个风速感应模块时，可以将多个风速感应模块均匀设置为农用无人机的外壳周边上，例如：前方，后方，左方和右方，对四个方向的风力和风向进行精准检测。应当说明的是，高度感应模块可以为包含高度传感器的设备，高度传感器的数量在本技术方案中不作限定，而风速感应模块可以为包含风速传感器和风向检测器的设备，风速感应模块的数据在本技术方案中不作限定。
请参照图2，下面对本发明技术方案的控制逻辑进行详细说明。本发明实施例还提供了一种农用无人机播撒控制方法，基于上述所述的农用无人机控制装置，其步骤包括：
S1，接收由图像采集模块采集到的目标农田图像，以及接收由红外感应模块发送的感应触发指令。
S2，对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据；所述特征数据包括目标农田的长度数据和宽度数据。
S3，根据所述感应触发指令判断得到当前农用无人机的物料储存仓内的物料总体积。
S4，根据所述目标农田的特征数据和所述物料总体积，确定农用无人机的播撒效率，从而控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度，使得物料均匀播撒在目标农田上。具体地：S41，根据目标农田的宽度数据和预设的农用无人机播撒宽度值，计算得到农用无人机需要往返的次数；S42，根据所述物料总体积和所述需要往返的次数，确定每次飞行播撒的体积；S43，根据所述每次飞行播撒的体积、目标农田的长度数据和物料储存仓的开度效率，计算出农用无人机的播撒效率。具体为，
本发明通过设置图像采集模块对目标农田图像进行采集识别，得到农田的特征数据，并结合设置在物料储存仓的红外感应模块检测出物料的体积，计算得到当前农用无人机的播撒效率，实现农用无人机均匀播撒物料，提高农用无人机的播撒效率。
在优选实施例中，所述对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据的步骤，具体包括：
S21，对所述目标农田图像进行灰度处理，得到灰度图像；采用高分辨率提取技术提取目标农田特征图像，高分辨率提取技术对图像的捕捉可有效保证数据读入时不失真；使用平均值法将目标农田特征图像中的三个分量的亮度求平均值，从而得到一个灰度值，将其作为灰度图像的灰度，图像灰度函数Gray(i，j)＝(R(i，j)+G(i，j)+B(i，j))/3。
S22，对所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像；将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，以使将整个图像呈现出明显的只有黑和白的视觉效果。
S23，对所述二值化图像进行降噪处理，得到降噪图像；可以选用平均法对二值化图像进行降噪处理。
S24，对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域，得到目标农田的特征数据。在本实施例中，所述对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域的步骤，具体包括：S241，对所述降噪图像进行边缘特征识别，提取出目标农田的四个直角位置；S242，根据所述四个直角位置确定目标农田的边缘区域。
本实例通过对降噪图像进行边缘特征识别，提取出目标农田的四个直角位置，通过四个直角位置确定目标农田的区域，可以实现更快地识别出目标农田，降低处理器的运算量，提高运算效率。
在另一实施例中，在所述控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度之前，还包括：
S5，接收由高度感应模块发送的当前高度数据，以及接收由风速感应模块发送的当前风速数据和风向位置；根据所述当前高度数据、当前风速数据和风向位置，对所述农用无人机的播撒效率进行修正。
本实施例结合高度数据、风速数据和风向位置，对农用无人机的播撒效率进行修正，可以进一步提高农用无人机的播撒效率的准确度，从而更加精准地确定农用无人机的飞行速度，使得物料播撒更均匀，进一步提高本技术方案的实用性。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一实施例所述的农用无人机播撒控制方法。
本发明实施例还提供了一种终端设备，所述终端设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一实施例所述的农用无人机播撒控制方法。
优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡和闪存卡(Flash Card)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种农用无人机控制装置，其特征在于，设置在农用无人机本体上，所述农用无人机控制装置包括：控制器、图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块；
所述图像采集模块设置在农用无人机本体的底部；所述红外感应模块设置在农用无人机的物料储存仓内；所述控制器分别与所述图像采集模块、红外感应模块、储存模块和通信模块相连接。
2.如权利要求1所述的农用无人机控制装置，其特征在于，所述红外感应模块包括多个红外传感器，所述多个红外传感器依次间隔设置在所述物料储存仓的垂直位置上。
3.如权利要求1或2所述的农用无人机控制装置，其特征在于，还包括：高度感应模块和风速感应模块，所述高度感应模块设置在农用无人机本体的底部，所述风速感应模块设置在农用无人机本体的表面上；所述控制器分别与所述高度感应模块和风速感应模块相连接。
4.一种农用无人机播撒控制方法，其特征在于，基于如权利要求3所述的农用无人机控制装置，其步骤包括：
接收由图像采集模块采集到的目标农田图像，以及接收由红外感应模块发送的感应触发指令；
对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据；所述特征数据包括目标农田的长度数据和宽度数据；
根据所述感应触发指令判断得到当前农用无人机的物料储存仓内的物料总体积；
根据所述目标农田的特征数据和所述物料总体积，确定农用无人机的播撒效率，从而控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度，使得物料均匀播撒在目标农田上。
5.如权利要求4所述的农用无人机播撒控制方法，其特征在于，所述对所述目标农田图像进行目标识别，得到目标农田的特征数据的步骤，具体包括：
对所述目标农田图像进行灰度处理，得到灰度图像；
对所述灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像；
对所述二值化图像进行降噪处理，得到降噪图像；
对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域，得到目标农田的特征数据。
6.如权利要求5所述的农用无人机播撒控制方法，其特征在于，所述对所述降噪图像中的目标农田位置进行识别，确定目标农田的边缘区域的步骤，具体包括：
对所述降噪图像进行边缘特征识别，提取出目标农田的四个直角位置；
根据所述四个直角位置确定目标农田的边缘区域。
7.如权利要求4所述的农用无人机播撒控制方法，其特征在于，所述根据所述目标农田的特征数据和所述物料总体积，确定农用无人机的播撒效率的步骤，具体包括：
根据目标农田的宽度数据和预设的农用无人机播撒宽度值，计算得到农用无人机需要往返的次数；
根据所述物料总体积和所述需要往返的次数，确定每次飞行播撒的体积；
根据所述每次飞行播撒的体积、目标农田的长度数据和物料储存仓的开度效率，计算出农用无人机的播撒效率。
8.如权利要求4所述的农用无人机播撒控制方法，其特征在于，在所述控制当前农用无人机进行播撒作业时的飞行速度之前，还包括：
接收由高度感应模块发送的当前高度数据，以及接收由风速感应模块发送的当前风速数据和风向位置；
根据所述当前高度数据、当前风速数据和风向位置，对所述农用无人机的播撒效率进行修正。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求4～8任一项所述的农用无人机播撒控制方法。
10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求4～8任一项所述的农用无人机播撒控制方法。
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