CN113613493A - 利用化学和机械手段的针对性杂草控制 - Google Patents

Abstract

为了改进种植物田地中的杂草管理，提供了一种用于杂草管理的方法。所述方法可包括：在施用有主杂草控制技术之后收集所述种植物田地的图像数据，在所收集的图像数据中识别杂草存在的项目，基于所识别的项目来生成指示所述种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图，如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定用于杂草管理的一个或多个目标区域，以及输出指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，所述处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一种次杂草控制技术施用于所述一个或多个确定的目标区域，其中，所述至少一种次杂草控制技术与所述主杂草控制技术不同。

Description

利用化学和机械手段的针对性杂草控制

技术领域

本发明大体涉及杂草管理，并且更具体地涉及一种用于种植物田地中的杂草管理的方法。本发明还涉及种植物田地中的决策支持系统、用于种植物田地中的杂草处理的处理设备以及用于种植物田地中的杂草管理的系统。

背景技术

商业农场常常采用使用选择性或非选择性除草剂的化学控制。然而，杂草管理面临越来越大的压力，因为当目标适于规避特定控制策略时可能形成抗性。例如，除草剂抗性可能是遗传的，并且可能通过选择幸免于除草剂处理的杂草而发生。通过反复选择，抗性杂草可能繁殖直到它们主导种群。如果杂草管理未适当完成，在任何田地中可能形成抗性，因为抗性可能受与另一个受影响的田地和农场的农场门口的接近度影响。通过注意推荐用量、喷嘴选择、水量和喷洒时间，可以优化除草剂策略以确保不对这些除草剂形成抗性，以最大化产品有效性。

发明内容

可能需要改进种植物田地中的杂草管理。

本发明的目标由独立权利要求的主题解决。本发明的进一步的实施例和优点被包含在从属权利要求中。所描述的实施例类似地关于用于种植物田地中的杂草管理的方法、种植物田地中的决策支持系统、用于种植物田地中的杂草处理的处理设备、和用于种植物田地中的杂草管理的系统。

本发明的第一方面涉及一种用于种植物田地中的杂草管理的方法。该方法包括：在施加有主杂草控制技术之后收集种植物田地的图像数据，在所收集的图像数据中识别指示杂草存在的项目，基于所识别的项目来生成指示种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图，如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定用于杂草管理的一个或多个目标区域，以及输出指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，该处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个确定的目标区域，其中，至少一种次杂草控制技术与主杂草控制技术不同。

换句话说，主杂草控制技术以田地规模施用于种植物田地。主杂草控制技术可能是更不昂贵和/或非选择性的，使得可以以相对低的成本根除种植物田地中的大多数杂草类型。然而，在一些情况下，主杂草控制技术不能根除所有杂草种类。例如，可能存在具有对主杂草控制技术耐受的杂草的区域。例如，如果主杂草控制技术使用除草剂，则可能存在具有抗除草剂杂草的区域。因此，除了以田地规模施用的主杂草控制技术之外，次杂草控制技术可以有利地以局部规模施用于田地，以要求附加的不同处理的区域作为目标。以田地规模施用主杂草控制技术和以局部水平施用次杂草控制技术的组合可以允许种植物田地中的高效和有效杂草管理。

根据本发明的实施例，该方法还包括利用至少一个杂草处理设备基于处理控制信号向一个或多个确定的目标区域施用至少一种次杂草控制技术。

例如，处理控制信号可以指示目标区域的地理信息。地理信息可用于提供对GPS引导的地面机器人或空中喷雾器的引导，以仅在这些目标区域施用杂草控制。

根据本发明的实施例，主杂草控制技术是具有第一活性成分的化学杂草控制技术。至少一种次杂草控制技术包括具有第二活性成分的化学杂草控制技术和/或机械杂草控制技术。

第一活性成分可以比第二活性成分更便宜。第一活性成分可以是非选择性的，而第二活性成分可以对于特定杂草种类是选择性的。可以使用机械杂草控制技术，例如，当目标区域包括抗除草剂杂草时。换句话说，可以采用涉及用于更好地根除目标区域中的杂草的几种不同方法的集成过程。

根据本发明的实施例，一个或多个目标区域的确定包括确定一个或多个目标区域的地理信息的步骤。

例如，传感器可以允许每个图像用GPS坐标标记。GPS坐标可用于提供对GPS引导的地面机器人或空中喷雾器的引导，以仅在这些目标区域施用杂草控制。

根据本发明的实施例，一个或多个目标区域的确定包括识别用于杂草管理的一个或多个确定的目标区域中的单种或多种杂草的步骤和确定单种或多种所识别的杂草的杂草类型和/或杂草密度的步骤。

自动化的基于机器的确定或识别过程可用于从图像数据开始的特定类型的杂草、图像数据的预处理、从数字图像导出元数据并且在那里由例如用于图像数据的基于概率的分析的基于神经网络的分类器使用，以及最后对一种或多种类型的杂草的识别。杂草的光谱特征、热特征和/或纹理规格可用于取决于图像数据的类型来区分杂草和作物。这可以允许为特定杂草和/或强度选择适当的次杂草控制技术。

根据本发明的实施例，一个或多个目标区域的确定包括基于所收集的图像数据来标识种植物田地中的单种或多种作物的行和/或密度。

例如，光谱图像或热图像可用于区分杂草和作物的光谱特征并且用于标识种植物田地中的作物行。这可以有利地允许更好地标识用于杂草处理的目标区域。

根据本发明的实施例，一个或多个目标区域的确定包括基于种植物田地的历史信息来标识具有至少一种抗性杂草的单个或多个目标区域的步骤。

先前季节的杂草侵扰地图可用于确定这些目标区域。由于这些目标区域包括抗除草剂的杂草，因此次杂草控制技术可以是其他杂草控制技术，诸如机械杂草控制技术，以用于更好地控制杂草。

根据本发明的实施例，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括以下步骤：基于种植物田地的历史信息来标识不推荐使用作物保护产品的单个或多个目标区域，和推荐在单个或多个标识的目标区域中施用机械杂草控制技术。

例如，可以使用先前季节的杂草侵扰地图，该杂草侵扰地图提供关于使用作物保护产品无效或不优选的区域的信息。在这些区域中，机械杂草控制技术可用于更好的杂草管理。

根据本发明的实施例，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括针对每个确定的目标区域确定相应的次杂草控制技术。处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以针对每个确定的目标区域施用相应确定的次杂草控制技术。

相应的次杂草控制技术可以基于以下各项中的至少一项来确定：i)所生成的杂草压力地图，ii)具有高于预定阈值的杂草压力的单个或多个目标区域的所确定的地理信息，iii)单个或多个目标区域的确定的所杂草类型和/或所确定的杂草密度，iv)种植物田地中的单种或多种作物的所标识的行和/或所标识的密度，v)具有至少一种抗性杂草的所标识的单个或所标识的多个目标区域，以及vi)将施用有机械杂草控制技术的所标识的一个或多个目标区域。这可以有利地允许取决于种植物田地的杂草种类、强度和/或历史信息选择适当的杂草控制技术，并且施用杂草敏感的适当的杂草控制技术。

根据本发明的实施例，至少一种次杂草控制技术的施用包括基于处理控制信号针对每个确定的目标区域施用相应确定的次杂草控制技术。

次杂草控制技术和目标区域可以提供为配置信息，该配置信息可以加载到相应的杂草处理设备上以调节杂草处理设备的活动。

根据本发明的实施例，方法还包括生成田地记录的步骤。田地记录包括以下各项中的至少一项：i)所生成的杂草压力地图，ii)具有高于预定阈值的杂草压力的单个或多个目标区域的所确定的地理信息，iii)单个或多个目标区域的所确定的杂草类型和/或所确定的杂草密度，iv)种植物田地中的单种或多种作物的所标识的行和/或所标识的密度，v)具有至少一种抗性杂草的所标识的单个或所标识的多个目标区域，以及vi)将施用有机械杂草控制技术的所标识的一个或多个目标区域。

田地报告可用于在线或离线精准农业。田地报告可提供种植物田地中的杂草种类的存在和传播的详细信息。此外，先前季节的田地记录还可提供易于杂草侵扰的区域的详细信息。

本发明的第二方面涉及一种用于杂草管理的决策支持系统。决策支持系统包括数据接口、图像识别单元、杂草压力绘图单元、确定单元、控制单元和处理控制接口。图像识别单元被配置为在从数据接口接收的种植物田地的图像数据中识别指示杂草存在的项目。杂草压力绘图单元被配置为基于所识别的项目生成指示种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图。确定单元被配置为如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定用于杂草管理的一个或多个目标区域。控制单元被配置为生成指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，以及将处理控制信号输出到处理控制接口，该处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个确定的目标区域。

换句话说，决策支持系统可用于基于所收集的图像数据(例如，种植物田地的光谱数据或热数据)来检测种植物田地中的杂草种类的存在和映射种植物田地中的杂草种类的扩散。产生的杂草地图可以为农民准备杂草控制计划提供稳健的基础，例如除草剂喷洒计划和通用杂草控制计划，并且相应地调节杂草处理设备的活动。如此后将解释的，决策支持系统还可以被配置为标识杂草、区别不同类型的杂草和/或计算除草剂需求。

根据本发明的实施例，确定单元被配置为针对每个确定的目标区域确定相应的次杂草控制技术。处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以针对每个确定的目标区域施用相应确定的次杂草控制技术。

换句话说，决策支持系统可以控制多个处理设备，每个处理设备提供有相应杂草控制技术和/或相应除草剂，以仅在对相应杂草控制技术和/或相应除草剂敏感的杂草侵扰的目标点处施用杂草控制。这样的努力可以减少除草剂需求并且提高杂草控制效率。这也可以减少关于除草剂的灌溉渠道和地下水的污染。

本发明的第三方面涉及一种用于种植物田地中的杂草处理的杂草处理设备。杂草处理设备包括处理控制接口和具有一个或多个处理单元的处理布置。杂草处理设备的处理控制接口可连接到如上文和下文所描述的决策支持系统的处理控制并且被配置为接收指示用于杂草处理的一个或多个目标区域的处理控制信号。杂草处理设备被配置为基于接收到的处理控制信号激活处理布置的处理单元中的相应处理单元以将次杂草控制技术施用于一个或多个目标区域。

杂草处理设备可包括具有可变速率施用器的地面机器人、空中喷雾器或其他可变速率除草剂施用器以施用化学杂草控制过程。杂草处理设备可包括具有物理手段的地面机器人以去除、伤害、杀死杂草或使生长条件不利于杂草。地理信息可用于引导各种类型的机器人和喷雾器以仅在杂草侵扰和/或易受杂草侵扰的点处施用适当的杂草控制技术。

根据本发明的实施例，处理控制信号指示用于每个目标区域的相应次杂草控制技术。杂草处理设备被配置为将次杂草控制技术施用于目标区域，其中，所指示的次杂草控制技术与杂草处理设备的杂草控制技术匹配。

换句话说，为了每个区域中的杂草的更好的杂草控制，杂草控制方法可以从一个目标区域到另一个目标区域而变化。

根据本发明的实施例，杂草处理设备是选自以下各项中的至少一项：机械杂草处理设备，其被配置为由控制单元操纵以将机械杂草控制技术施用于一个或多个目标区域；以及化学杂草处理设备，其被配置为将第二作物保护产品施用于一个或多个目标区域。

通过采用涉及至少两种不同方法的综合过程，这可以有利地允许种植物田地中的杂草控制。这对于不推荐除草剂并且因此机械杂草控制技术是更适合的情况可能是有益的。

本发明的第四方面涉及一种用于种植物田地的杂草管理的系统。系统包括传感器载体、如上文和下文所描述的决策支持系统、和如上文和下文所描述的至少一个杂草处理设备。传感器载体被配置为在施用有主杂草控制技术之后收集种植物田地的图像数据。决策支持系统被配置为确定用于杂草管理的一个或多个区域，并且优选地，对于每个确定的目标区域，基于收集的图像数据来确定相应次杂草控制技术，并且控制至少一个杂草处理设备以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个目标区域。

系统可以有利地允许如下范围的杂草控制：从任务规划、获取种植物田地的图像、光谱成像处理、定位杂草、注意侵扰强度并绘制它们，到基于该季节可选地与先前季节组合的杂草侵扰地图实践精确杂草控制技术。

附图说明

参考以下附图将在以下中描述本发明的示例性实施例:

图1示出了根据本公开的示例性实施例的方法的示意图。

图2示出了根据本公开的示例性实施例的决策支持系统的示意图。

图3示出了根据本公开的示例性实施例的杂草处理设备的示意图。

图4示出了根据本公开的示例性实施例的种植物田地的示意图。

图5示出了根据本公开的示例性实施例的用于杂草处理的系统的示意图。

具体实施方式

在本描述的上下文中，可以使用以下约定、术语和/或表达：

如本文所使用的术语“图像数据”可以表示用视觉、红外(IR)、近红外(NIR)、多光谱和/或热传感器或相机捕获的图像数据。传感器或相机的波长范围可选择用于更好地判断特定杂草类型。例如，可以采用具有彩色红外(CIR)、热红外(TIR)和可见光NIR(VNIR)带宽图像的设施的相机来判断除草剂草甘膦的效果。可以使用地面、卫星或无人机平台收集图像数据。

如本文所使用的术语“指示杂草存在的项目”可以表示杂草的光谱特征，即，图像数据中的杂草的与作物不同的特定光谱响应。可以用视觉、IR、NIR、多光谱传感器捕获图像数据。指示杂草存在的项目还可以表示杂草的热响应，该热响应与用热传感器捕获的图像数据中的作物不同。指示杂草出现的项目还可以表示杂草的与作物不同的颜色或纹理规格。纹理规格可能与叶脉、叶段的特征形式、特定的图案和颜色分布、叶表面顶部和叶边缘的微毛有关。

如本文所使用的术语“杂草”可表示可快速适于任何环境的任何种类的不需要的植物。因此，表达杂草也可与在收获生长种子的果实的意义上有用的作物或栽培或经济植物中的植物有关。杂草可干扰作物的生长过程并且降低农田的产量。

如本文所使用的术语“杂草压力”(WP)可以表示对给定区域中对作物和杂草的总覆盖有贡献的杂草百分比的估计。杂草压力值可以在完全没有杂草的情况下的0和完全没有农作物的情况下的100之间范围变化。为了简化数字图像的专家评估，可以制定四类杂草压力。用于杂草压力的区间界限可以如下：WP1(0-10)、WP2(11-20)、WP3(21-35)和WP4(大于35)。

如本文所使用的术语“杂草压力地图”可表示种植物田地中的杂草压力分布。例如，种植物田地可以分成以相等大小的正方形或矩形的矩形阵列的形式的多个网格。可以针对每个网格评估杂草压力，以用于生成种植物田地的杂草压力地图。

如本文所使用的术语“主杂草控制技术”可表示施用于以田地规模管理杂草的杂草控制技术。例如，主杂草控制技术可以是具有较低杂草控制成本的杂草控制技术。作为进一步的示例，主杂草控制技术可以是非选择性杂草控制技术，诸如用于控制大多数杂草——青草、莎草和阔叶杂草的单种除草剂。

如本文所使用的术语“次杂草控制技术”可表示施用于在田地种以局部规模管理杂草的杂草控制技术。次杂草控制技术可以是具有较高杂草控制成本的杂草控制技术。次杂草控制技术可以是用于特定杂草类型的选择性杂草控制技术。

如本文所使用的术语“杂草控制技术”可广泛地分为机械、化学和生物方法。杂草控制技术取决于与地理位置、遵循的耕作系统、当前作物种类、追踪的杂草种类及其强度以及经济考虑有关的几个因素而变化。化学控制可以基于杂草菌群使用选择性或非选择性除草剂。机械杂草控制是抑制不需要的植物生长的任何物理活动。

如本文所使用的术语“杂草处理设备”可表示化学杂草处理设备。例如，具有可变速率施用器、空中喷雾器或其他可变速率除草剂施用器的地面机器人。杂草处理设备可以表示物理/机械杂草处理设备，例如，使用物理方法去除、伤害、杀死杂草、或使生长条件不利于杂草的地面机器人。杂草处理设备可以由配置信息调节。如下文将详细解释的，配置可以由决策支持系统生成，例如服务提供商的远程服务器。所生成的配置信息可以加载到杂草处理设备上以使得杂草处理设备能够执行杂草处理。

如本文所使用的术语“决策支持系统”可以表示适合于执行与所提出的方法有关的程序代码的计算设备或计算系统而不管平台如何。例如，决策支持系统可以是智能电话或具有适合于实现所提出的方法和/或相关决策支持系统的处理器的其他移动设备。作为进一步的示例，决策支持系统也可以是计算机系统。决策支持系统也可以是远程服务器，该远程服务器提供网络服务以利于例如由种植物田地的农民对种植物田地的杂草管理。远程服务器可以具有更强大的计算能力来向多个用户提供服务以管理许多不同的种植物田地。远程服务器可包括用户可通过其验证的接口(例如，通过提供用户名和密码)；以及用于创建、修改和删除用户的杂草处理设备的配置信息的接口。配置信息可以由决策系统通过分析图像数据来生成。例如，配置信息可包括目标区域的地理信息、用于施用杂草控制的开始时间、待施用的活性成分等。配置信息可以加载到杂草处理设备上以使得杂草处理设备能够执行杂草处理。还应注意到，决策支持系统的图像识别单元、杂草压力绘图单元、确定单元和控制单元可以是分离的设备。例如，控制单元可以是具有用于控制杂草处理设备的显示器的智能电话，而图像识别单元、杂草压力绘图单元、确定单元利用计算机实现。

图1示出了用于种植物田地中的杂草管理的方法的实施例的框图。在步骤S10中，可以在施用有主杂草控制技术之后收集种植物田地的图像数据。主杂草控制技术可以是例如具有较低杂草控制成本的杂草控制技术和/或非选择性杂草控制技术。可以使用地面、卫星或无人机平台收集图像数据。为了收集图像数据，地面机器人、卫星或无人机可以配备有视觉、IR、NIR和/或热传感器。这些传感器可提供种植物田地的光谱数据和/或热数据。图像数据可以例如经由网络自动发送到决策支持系统以用于进一步分析。图像数据也可以由用户例如经由网络上传到决策支持系统以用于进一步分析。

在步骤S20中，可以在收集的图像数据中识别指示杂草存在的项目。例如，光谱图像可以提供在土壤表面、行间杂草和行内作物之间的区分，因为杂草和作物具有不同的光谱响应。

在步骤S30中，基于识别的项目来准备指示种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图。例如，种植物田地可以分成以相等大小的正方形或矩形的矩形阵列的形式的多个网格。可以针对每个网格评估杂草压力，以用于生成种植物田地的杂草压力地图。

在步骤S40中，如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定一个或多个用于杂草管理的目标区域。输出指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，该处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个确定的目标区域，其中，至少一种次杂草控制技术与主杂草控制技术不同。例如，杂草压力值可以在完全没有杂草的情况下的0和完全没有农作物的情况下的100之间的范围变化。为了标识目标区域，可以制定四类杂草压力。用于杂草压力的区间界限可以如下：WP1(0-10)、WP2(11-20)、WP3(21-35)和WP4(大于35)。例如，具有落入WP4的杂草压力值的区域可以被确定为目标区域。

在可选的步骤S50中，基于处理控制信号，利用至少一个杂草处理设备将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个目标区域。该至少一种次杂草控制技术与主杂草控制技术不同。次杂草控制技术可以包括使用例如基于杂草菌群的昂贵或选择性除草剂的化学控制技术。次杂草控制技术可以可替代地或附加地包括机械杂草控制技术。换句话说，次杂草控制技术可采用可涉及几种不同方法的综合过程，诸如机械和化学过程的组合，以以局部规模根除杂草。

换句话说，将以田地规模利用主杂草控制技术的杂草管理与以局部规模利用至少一种次杂草控制技术的杂草管理组合，例如，以对主杂草控制技术有抗性但是对次杂草控制技术敏感的杂草为目标。由于主杂草控制技术可能比次杂草控制技术廉价，这可有助于降低杂草控制的成本。此外，可以选择次杂草控制技术以对对于主杂草控制技术有抗性的杂草更有效，避免了主杂草控制技术的无效问题。

主和次杂草控制技术可以基于若干因素来选择，诸如地理位置、遵循的耕作系统、当前作物种类、杂草种类及其强度以及经济考虑。可以使用其光谱特征来标识杂草。常常地，对区域或耕作系统共同的杂草的光谱特征是可用的。这可以允许使用光谱特征在杂草与作物之间进行区别，并且进一步判断对给定区域内的作物和杂草的总覆盖贡献的杂草的百分比，即，杂草压力。

例如，主杂草控制技术是具有第一活性成分的化学杂草控制技术。至少一种次杂草控制技术可包括具有第二活性成分的化学杂草控制技术和/或机械杂草控制技术。第一活性成分可以比次活性成分更廉价。可替代地或者附加地，第一活性成分可以是非选择性的，而第二活性成分可以对于对第一活性成分有抗性的杂草是选择性的。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括确定S41一个或多个目标区域的地理信息的步骤。地理信息可以使用全球定位系统(GPS)，以用于处理设备的精确引导，例如具有例如可变速率施用器的地面机器人、空中喷雾器和/或其他可变速率除草剂施用器或机械方法。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括以下步骤：标识S42用于杂草管理的一个或多个标识的目标区域中的单种或多种杂草，以及确定S43单种或多种识别的杂草的杂草类型和/或强度。具有特定光谱反射图案的目标杂草种类可以通过多光谱图像来拾取。可以使用分割使用基于对象的图像分析(OBIA)来标识和绘图杂草。可以使用杂草特征，诸如位置、接近度和与对象(杂草/作物)光谱的层次关系。各种杂草种类的光谱特征的库或数据库可用于区分不同类型的杂草。这可以通过使用机器学习技术完成。机器学习算法建立了被称为“训练数据”的多种杂草的样本数据(例如光谱数据或图像数据)的数学模型，以便在没有明确编程来执行任务的情况下做出预测或决策。这可以有利地允许针对具有不同类型杂草的目标区域的特定地点的杂草管理和适当的次杂草控制技术的选择。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括基于收集的图像数据来确定S44种植物田地中的单种或多种作物的行和/或密度的步骤。作物可以基于特定的光谱反射图案来标识。类似于杂草标识，可以使用作物特征，诸如位置、接近度和与对象(杂草/作物)光谱的层次关系。也可以使用机器学习算法。这可以有利地允许更好地标识抗性杂草侵扰的位置。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括基于种植物田地的历史信息标识S45具有至少一种抗性杂草的单个或多个目标区域。例如，农民可以通过利用先前季节的杂草侵扰地图来实践精确技术。影响作物的杂草应力是持久的。通常，如果在上次栽培中存在杂草，则在下次栽培中可能存在杂草。该杂草应力的位置是已知的并且地理定位在例如几英寸内。可以针对何时和何处查看以检测下一次出现来标识和检测这些应力，包括抗性杂草。历史数据可包括在上次栽培中、在收获燃尽之前和期间产生的杂草地图，或秋季和春季中的应用序列。这可以有利地允许仅在易受杂草侵扰的位置处施用次杂草控制技术。例如，除草剂可以施用于种植物田地作为对土壤的芽前喷洒或在一定深度处混合，即，土壤注射。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还可包括基于种植物田地的历史信息标识S46不推荐使用作物保护产品的单个或多个目标区域。在单个或多个标识的目标区域中推荐机械杂草控制技术的施用。历史数据可包括在上次栽培中、在收获燃尽之前和期间产生的杂草地图，或秋季和春季中的应用序列。农民还可以利用具有指示化学控制的使用无效或不太有效的区域的先前季节的杂草侵扰地图。因此，在本季节中，农民可以施用机械控制技术以用于这些区域的更好的杂草管理。

可选地，用于杂草管理的一个或多个目标区域的确定还包括针对每个确定的目标区域确定S47相应的次杂草控制技术。处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以针对每个确定的目标区域施用相应确定的次杂草控制技术。至少一种次杂草控制技术的施用包括针对每个确定的目标区域施用S51相应确定的次杂草控制技术。次杂草控制技术可以基于种植物田地的历史信息来确定，例如基于先前季节的杂草地图推荐机械控制技术的区域。例如，可以基于所确定的杂草类型和/或强度来确定次杂草控制技术。这可以有利地允许针对每个目标区域确定哪种杂草控制技术(例如，化学或机械)被施用。这也可以允许确定使用什么种类的除草剂。这可以有利地以局部规模提供改进的杂草控制。

可选地，方法还可包括生成S60田地记录的步骤，该田地记录包括以下各项中的至少一项：i)生成的杂草压力地图，ii)确定的具有高于预定阈值的杂草压力的单个或多个目标区域的地理信息，iii)单个或多个目标区域的确定的杂草类型和/或确定的杂草密度，iv)种植物田地中的单种或多种作物的所标识的行和/或所标识的密度，v)具有至少一种抗性杂草的所标识的单个或所标识的多个目标区域，以及vi)将施用有机械杂草控制技术的所标识的一个或多个目标区域。田地报告可用于在线或离线精准农业。

图2示意性地示出了用于杂草处理的决策支持系统100的实施例。决策支持系统100可以是例如经由因特网提供远程服务以利于来自许多不同种植物田地的图像数据的管理的服务器。服务器可以包括接口，通过该接口，用户(例如农民)可管理图像数据和相关信息。例如，决策支持系统100可以利用由决策支持系统服务的网页与用户交互以利于图像数据和相关信息的管理。相关信息可以包括例如待处理的一个或多个目标区域、待施用于目标区域的次杂草控制技术、一个或多个杂草处理设备的配置信息。一个或多个杂草处理设备的配置信息可以包括但不限于处理的开始时间、目标区域的地理信息、以及待使用的成分的类型。这些信息可以例如经由网络加载到一个或多个杂草处理设备上以使得一个或多个杂草处理设备在目标区域上执行次杂草控制。可替代地，决策支持系统100可以是本地计算设备，诸如个人计算机(PC)。

在以下中，决策支持系统100连同图4一起讨论，图4示意性地示出了种植物田地10的一般设置。

决策支持系统100包括数据接口110、图像识别单元120、杂草压力绘图单元130、确定单元140、控制单元150和处理控制接口160。

数据接口110可以是适合于接收使用地面、卫星或无人机平台收集的图像数据的安全数字(SD)存储卡接口、通用串行总线(USB)接口、蓝牙接口、无线网络接口等。图像数据可包括可用于区分杂草和作物并且优选地用于区分不同类型的杂草的光谱数据或热数据。图像数据还可包括适于向目标区域提供杂草处理设备的引导的GPS数据。

图像识别单元120被配置为在从数据接口110接收的种植物田地10的图像数据中识别指示杂草存在的项目12a、12b、12c。例如，图4示出了指示杂草存在的多个项目12a、12b和12c。项目12a、12b和12c以不同的形状示出以用于指示它们在图像数据中具有不同的光谱或热响应，并且因此可以表示要求不同处理的不同类型的杂草。

杂草压力绘图单元130被配置为基于所识别的项目生成指示种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图。例如，种植物田地可以分成以相等大小的正方形或矩形的矩形阵列的形式的多个网格。可以针对每个网格评估杂草压力，以用于生成种植物田地的杂草压力地图。

确定单元140被配置为如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在生成的杂草压力地图中确定用于杂草管理的一个或多个目标区域14a、14b、14c。如果例如网格中的杂草压力值高于可以指示杂草的存在的预定义阈值，则确定单元140可以确定一个或多个目标区域。

控制单元150被配置为生成指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号并且将处理控制信号输出到处理控制接口，该处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个确定的目标区域。控制单元150可以是由种植物田地中的农民用于调节杂草处理设备的活动的智能电话或移动设备。控制单元150也可以是用于调节杂草处理设备的活动的计算机决策支持系统的集成部分。

可选地，确定单元140可以被配置为针对每个确定的目标区域确定相应的次杂草控制技术。处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以针对每个确定的目标区域施用相应确定的次杂草控制技术。在示例中，次杂草控制技术可以基于种植物田地的历史信息来确定，例如基于先前季节的杂草地图推荐的机械控制技术的区域。在进一步的示例中，次杂草控制技术可以根据基于收集的图像数据的实际信息来确定，诸如杂草类型和/或强度。

因此，决策支持系统可以允许图像处理、定位杂草、注意侵扰的强度并绘制它们以及调节杂草处理设备的活动。

图3示意性地示出了用于种植物田地中的杂草处理的杂草处理设备200的实施例。在以下中，将连同图4一起讨论杂草处理设备。

杂草处理设备200包括处理控制接口260和具有一个或多个处理单元61、62、63、64的处理布置60。杂草处理设备200可以是选自以下各项中的至少一项：机械杂草处理设备，其被配置由控制单元操纵以将机械杂草控制技术施用于一个或多个目标区域；以及化学杂草处理设备，其被配置为将第二作物保护产品施用于一个或多个目标区域。例如，杂草处理设备200可以是具有可变速率施用器的地面机器人、空中喷雾器或其他可变速率除草剂施用器。处理布置可以是包括作为处理单元的多个喷嘴的喷嘴布置。作为进一步的示例，杂草处理设备200可以是具有作为处理单元的机械装置的布置的物理/机械处理设备。

杂草处理设备的处理控制接口260可连接到如图2所讨论的决策支持系统100的处理控制接口160，。这可以无线完成，因此允许经由决策支持系统100远程控制杂草处理设备200。处理控制接口260被配置为接收指示用于杂草处理的一个或多个目标区域14a、14b、14c的处理控制信号，如图4所示。

杂草处理设备200被配置为基于接收到的处理控制信号激活处理布置60的处理单元61、62、63、64中的相应处理单元以将次杂草控制技术施用于一个或多个目标区域14a、14b、14c。

可选地，处理控制信号指示用于每个目标区域14a、14b、14c的相应次杂草控制技术。杂草处理设备200被配置为将次杂草控制技术施用于目标区域14a、14b、14c，在目标区域14a、14b、14c中，所指示的次杂草控制技术与杂草处理设备的杂草控制技术匹配。例如，在图4中，多个杂草处理设备200a、200b、200c被部署在种植物田地10中用于目标区域14a、14b、14c中的杂草处理，每个具有与标识的待处理的相应目标区域的次杂草控制技术匹配的杂草控制技术。例如，杂草处理设备200a可以是用于将机械杂草控制施用于目标区域14a的机械杂草处理设备。杂草处理设备200b、200c可以是化学杂草处理设备，该化学杂草处理设备向目标区域14b、14c施用不同的除草剂。因此，每个目标区域中的杂草可以用适当的杂草控制技术不同地处理。

因此，由决策支持系统调节的杂草处理设备可以允许基于杂草侵扰地图的精确杂草控制技术。

图5示意性地示出了用于种植物田地中的杂草处理的系统300的实施例。系统包括传感器载体50、如上文所描述的决策支持系统100和如上文所描述的至少一个杂草处理设备。传感器载体50、决策支持系统100和至少一个杂草处理设备200可以与网络相关联。例如，网络可以是因特网。网络可以可替代地是任何其他类型和数量的网络。例如，网络可以由连接到广域网的若干局域网来实现。网络可以包括有线网络、无线网络、广域网、局域网等的任何组合。在一些实施方式中，决策支持系统100可以是提供网络服务以利于种植物田地的杂草管理的服务器。用户(例如农民)可以在他的种植物田地中利用无人机收集图像数据。他可以例如经由网络将图像数据上传到决策支持系统100以用于分析。决策支持系统100可以输出包括杂草处理设备的配置信息的处理控制信号，以用于激活这些杂草处理设备以执行杂草管理。

传感器载体50被配置为在施用有主杂草控制技术之后收集种植物田地的图像数据。传感器载体50可以是例如装备有用于收集图像数据的视觉、IR、NIR和/或热传感器的地面机器人、卫星或无人机。

决策支持系统100被配置为确定用于杂草控制的一个或多个区域，并且优选地，对于每个确定的目标区域，基于收集的图像数据来确定相应次杂草控制技术；并且被配置为控制至少一个杂草处理设备200以将至少一种次杂草控制技术施用于一个或多个目标区域。

必须指出，参考不同的主题描述本发明的实施例。特别地，参考方法类型权利要求描述一些实施例，然而参考设备类型权利要求描述其他实施例。然而，本领域的技术人员将从上文和以下描述理解到，除非另外通知，否则除属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同的主题有关的特征之间的任何组合也被认为是利用本申请公开。然而，所有特征可以被组合以提供超过特征的简单相加的协同效应。

虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述本发明，但是这样的图示和描述将被认为是说明性或者示例性而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域的技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且量词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或者其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

参考列表

10 种植物田地

12a 指示杂草存在的项目

12b 指示杂草存在的项目

12c 指示杂草存在的项目

14a 目标区域

14b 目标区域

14c 目标区域

50 传感器载体

60 处理布置

61 处理单元

62 处理单元

63 处理单元

64 处理单元

100 决策支持系统

110 数据接口

120 图像识别单元

130 杂草压力绘图单元

140 确定单元

150 控制单元

160 处理控制接口

200 杂草处理设备

200a 杂草处理设备

200b 杂草处理设备

200c 杂草处理设备

260 处理控制接口

300 系统

S10 收集图像数据

S20 识别项目

S30 生成杂草压力地图

S40 确定一个或多个目标区域

S41 确定地理信息

S42 识别单种或多种杂草

S43 确定杂草类型和/或杂草密度

S44 标识单种或多种作物的行和/或密度

S45 标识具有抗性杂草的单个或多个目标区域

S46 标识不推荐使用作物保护产品的单个或多个目标区域

S47 针对每个确定的目标区域确定相应次杂草控制技术

S50 施用至少一种次杂草控制技术

S47 针对每个确定的目标区域施用相应次杂草控制技术

S60 生成田地记录

Claims (15)

1.一种用于种植物田地中的杂草管理的方法，所述方法包括：

-在施用有主杂草控制技术之后收集(S10)所述种植物田地(10)的图像数据；

-在所收集的图像数据中识别(S20)指示杂草存在的项目(12a，12b，12c)；

-基于所识别的项目来生成(S30)指示所述种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图；

-如果一个或多个目标区域的杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定(S40)用于杂草管理的一个或多个目标区域(14a，14b，14c)，以及输出指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，所述处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一种次杂草控制技术施用于所述一个或多个确定的目标区域，其中，所述至少一种次杂草控制技术与所述主杂草控制技术不同。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

-利用所述至少一个杂草处理设备基于所述处理控制信号将至少一种次杂草控制技术施用(S50)于所述一个或多个确定的目标区域。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中，所述主杂草控制技术是具有第一活性成分的化学杂草控制技术；以及

其中，所述至少一种次杂草控制技术包括具有第二活性成分的化学杂草控制技术和/或机械杂草控制技术。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，

其中，一个或多个目标区域的确定包括：

-确定(S41)所述一个或多个目标区域的地理信息。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，一个或多个目标区域的确定包括：

-识别(S42)用于杂草管理的一个或多个标识的目标区域中的单种或多种杂草；以及

-确定(S43)单种或多种识别的杂草的杂草类型和/或杂草密度。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，一个或多个目标区域的确定包括：

-基于所收集的图像数据来标识(S44)所述种植物田地中的单种或多种作物的行和/或密度；

-基于所述种植物田地的历史信息来标识(S45)具有至少一种抗性杂草的单个或多个目标区域；和/或

-基于所述种植物田地的历史信息来标识(S46)不推荐使用作物保护产品的单个或多个目标区域，并推荐在单个或多个所标识的目标区域中施用机械杂草控制技术。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，用于杂草控制的一个或多个目标区域的确定还包括针对每个确定的目标区域确定(S47)相应的次杂草控制技术；以及

其中，所述处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，所述处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以针对每个确定的目标区域施用所述相应确定的次杂草控制技术。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其中，至少一种次杂草控制技术的施用包括基于所述处理控制信号针对每个确定的目标区域施用(S51)所述相应确定的次杂草控制技术。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：

-生成(S60)田地记录，所述田地记录包括以下各项中的至少一项：

i)所生成的杂草压力地图；

ii)具有高于预定阈值的杂草压力的所述单个或多个目标区域的所确定的地理信息；

iii)所述单个或多个目标区域的所确定的杂草类型和/或所确定的杂草密度；

iv)所述种植物田地中的所述单种或多种作物的所标识的行和/或所标识的密度；

v)具有至少一种抗性杂草的所标识的单个或所标识的多个目标区域；以及

vi)施用有机械杂草控制技术的所标识的一个或多个目标区域。

10.一种用于种植物田地中的杂草管理的决策支持系统(100)，包括：

-数据接口(110)；

-图像识别单元(120)；

-杂草压力绘图单元(130)；

-确定单元(140)；

-控制单元(150)；以及

-处理控制接口(160)；

其中，所述图像识别单元被配置为在从所述数据接口接收的所述种植物田地的图像数据中识别指示杂草存在的项目；

其中，所述杂草压力绘图单元被配置为基于所识别的项目生成指示所述种植物田地中的杂草压力的杂草压力地图；

其中，所述确定单元被配置为如果所述一个或多个目标区域的所述杂草压力超出预定阈值，则在所生成的杂草压力地图中确定用于杂草管理的一个或多个目标区域；以及

其中，所述控制单元被配置为生成指示一个或多个确定的目标区域的处理控制信号，以及将所述处理控制信号输出到所述处理控制接口，所述处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活，以将至少一个种次杂草控制技术施用于所述一个或多个确定的目标区域。

11.根据权利要求10所述的决策支持系统，

其中，所述确定单元被配置为针对每个确定的目标区域确定相应的次杂草控制技术；以及

其中，所述处理控制信号指示用于每个目标区域的相应确定的次杂草控制技术，所述处理控制信号在发送时引起至少一个杂草处理设备的激活以针对每个确定的目标区域施用所述相应确定的次杂草控制技术。

12.一种用于种植物田地中的杂草处理的杂草处理设备(200，200a，200b，200c)，包括：

-处理控制接口(260)；

-具有一个或多个处理单元(61，62，63，64)的处理布置(60)；

其中，所述杂草处理设备的处理控制接口能连接到所述决策支持系统的处理控制接口并且被配置为接收指示用于杂草处理的一个或多个目标区域的处理控制信号；以及

其中，所述杂草处理设备被配置为基于所接收的处理控制信号激活所述处理布置的处理单元中的相应处理单元以将次杂草控制技术施用于所述一个或多个目标区域。

13.根据权利要求12所述的杂草处理设备，

其中，所述处理控制信号指示用于每个目标区域的相应次杂草控制技术；以及

其中，所述杂草处理设备被配置为将所述次杂草控制技术施用于所指示的次杂草控制技术与所述杂草处理设备的杂草控制技术匹配的目标区域。

14.根据权利要求12或13所述的杂草处理设备，

其中，所述杂草处理设备是选自以下各项中的至少一项：

-机械杂草处理设备，其被配置为由所述控制单元操纵以将机械杂草控制技术施用于所述一个或多个目标区域(20)；以及

-化学杂草处理设备，其被配置为将第二作物保护产品施用于所述一个或多个目标区域。

15.一种用于种植物田地中的杂草管理的系统(300)，包括：

-传感器载体(50)；

-根据权利要求10或11所述的决策支持系统；以及

-根据权利要求12至14中的任一项所述的至少一个杂草处理设备；

其中，所述传感器载体被配置为在施用有主杂草控制技术之后收集所述种植物田地的图像数据；以及

其中，所述决策支持系统被配置为确定用于杂草控制的一个或多个区域，并且优选地，对于每个确定的目标区域，基于所收集的图像数据来确定相应次杂草控制技术；并且被配置为控制所述至少一个杂草处理设备以将至少一种次杂草控制技术施用于所述一个或多个目标区域。

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