CN115035427B - 一种农作物病虫害自动识别方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农作物病虫害识别技术领域，且公开了一种农作物病虫害自动识别方法及装置，包括以下步骤：步骤一、利用无人机将自动识别装置吊装并移动至农作物种植区，使五个自动识别装置分别置于种植区的四角处与中心区域，给自动识别装置接电并联网与服务器打开数据连接；步骤二、当光学通过自动光线调节机构并照射进入装置内部时，光线感应机构被激活，然后控制图像捕捉机构对农作物进行拍摄。本发明通过连接柱发生转动并对连接环施压使其发生形变时，连接环具有将连接柱纠偏回正的回弹力，在每次连接柱带动高清摄像头完成转动操作后回正，而偏移转动的高清摄像头能够获取更多的农作物图像信息，提高了自动识别的精确性。
Description
技术领域
本发明属于农作物病虫害识别技术领域，具体为一种农作物病虫害自动识别方法及装置。
背景技术
农作物的病虫害是害虫和疾病的统称，严重影响农作物的正常生长，因此，有必要对农作物病虫害进行识别，目前，主要利用高清摄像头对农作物进行拍摄，然后将拍摄好的照片上传至服务器，使其与病虫害的图片模型进行比对，从而判断病虫害的种类，利用无人机装载摄像头对农作物种植区进行扫描拍摄。
现有技术中的农作物病虫害识别装置采用无人机进行机动拍摄，其存在以下缺陷：无人机通过机动以点带面地对农作物种植区进行拍摄取样，这种方式会加大图片上传负担，且这种移动的方式不利用对农作物病虫害进行多角度拍摄，成本高且控制不够灵活；另外，由于一些四季的农作物会受到正午太阳高度的影响，在阳光直射的角度到达一定区间时，会形成反射光线，影响高清拍摄镜头的取景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农作物病虫害自动识别方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农作物病虫害自动识别方法及装置，包括以下步骤：
步骤一、利用无人机将自动识别装置吊装并移动至农作物种植区，使五个自动识别装置分别置于种植区的四角处与中心区域，给自动识别装置接电并联网与服务器打开数据连接；
步骤二、当光学通过自动光线调节机构并照射进入装置内部时，光线感应机构被激活，然后控制图像捕捉机构对农作物进行拍摄，动力机构启动并带动图像捕捉机构进行转动，完成装置底部农作物病虫害的全方位捕捉；
步骤三、图像捕捉机构将拍摄的图片上传至服务器，将其与服务器中存储的农作物病虫害图片模型进行比对，发生差异并去除多余部分，以此进行自动判断，可判断出病虫害的种类；
步骤四：当光线偏移光线感应机构时，动力机构与图像捕捉机构先后停止运行；
其中，步骤一至步骤四中所述自动识别装置包括顶板和装置箱，所述装置箱的底部固定连接有支架，所述装置箱的内部设置有控制器，所述装置箱内壁顶部的左右两侧均开设有散热槽，所述装置箱的底部固定连接有连接环，
所述图像捕捉机构包括转盘和支撑板，所述转盘的底部固定连接有挤压块，所述支撑板的顶部固定连接有一号弹簧，所述一号弹簧的另一端弹性支撑有适配盘，所述适配盘的顶部开设有复位槽，所述挤压块适配卡接在复位槽内，所述适配盘的底部固定连接有连接柱，所述连接柱的底部固定连接有高清摄像头，所述连接柱固定套接在连接环的内部；
所述自动光线调节机构包括装置箱，所述装置箱的左右两侧均开设有放置槽，所述放置槽的内壁密封卡接有密封板，所述密封板的中部开设有透光孔，所述放置槽内壁的底部填充有煤油，所述密封板内壁的顶部压缩设置有二号弹簧；
所述光线感应机构包括光线感应器和控制器，所述光线感应器的数量为两个且分别固定连接在装置箱内壁的左右两侧。
优选地，所述动力机构包括电机、主动齿轮和被动齿轮，所述电机的输出轴固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮啮合连接有被动齿轮，所述被动齿轮的顶部通过轴承转动安装在顶板的顶部，所述被动齿轮的底部与转盘固定连接，所述电机固定安装在装置箱的内部。
优选地，所述装置箱的底部开设有通孔，所述连接环胶粘于通孔的内壁，所述连接环由硬质橡胶制成。
优选地，所述转盘的底部固定连接有三个相互呈90°角分布的限位柱，所述限位柱的底部与适配盘的顶部挤压接触。
优选地，所述适配盘的顶部开设有移动槽，所述移动槽的横截面形状为弧形且直径值与挤压块的直径值相同。
优选地，所述支撑板的数量为四个且分别位于装置箱内壁前后左右四侧的底部，所述一号弹簧压缩设置在适配盘与支撑板之间。
优选地，所述透光孔为斜孔设计且倾斜角度介于45°～50°之间。
优选地，所述装置箱内壁的前后两侧之间固定安装有位于被动齿轮和转盘之间的固定架，所述被动齿轮的底端向下贯穿固定架。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过设置有可以转动的转盘带动挤压块转动，使挤压块在被转盘带动转动时对适配盘的顶部施压，通过一号弹簧的弹性支撑，使适配盘在被挤压块转动施压并发生偏移时自动复位，通过连接柱带动高清摄像头转动，使高清摄像头的拍摄图像获取范围更广，利用连接环对连接柱进行支撑，在连接柱发生转动并对连接环施压使其发生形变时，连接环具有将连接柱纠偏回正的回弹力，在每次连接柱带动高清摄像头完成转动操作后回正，而偏移转动的高清摄像头能够获取更多的农作物图像信息，提高了自动识别的精确性。
2、本发明通过设置有透光孔以其倾斜的设计自动适配不同的正午太阳高度角，利用自带热胀冷缩性质的煤油在针对正午太阳高度角发生变化时，向上推动密封板并使透光孔的高度增加，此时太阳高度角增大并正处炎热的夏季，煤油可自动受热膨胀，反之，处于寒冷的冬季煤油的体积会减小，限位柱会在二号弹簧的作用下向下移动，使随之下移的透光孔能够适配太阳角减小的太阳光线，从而使高清摄像头能在光线的最佳情况下开机并工作。
3、本发明通过将自动识别装置整体进行定点投放至农作物种植区的四角处与中间位置，这些位置能够代替农作物种植区其他未覆盖到的区域，在每一次进行拍摄取样时获取相关数据，最后将五次识别的数据进行汇总，得到种植区农作物病虫害的情况，相比较无人机跟踪拍摄，本发明提供的方法成本更低，更实用。
附图说明
图1为本发明自动识别装置的部署示意图；
图2为本发明整体结构的正面外观示意图；
图3为本发明整体结构的正面局部剖切示意图；
图4为本发明图3中A处结构的放大示意图；
图5为本发明图3中B处结构的放大示意图；
图6为本发明整体结构的正面立体外观示意图；
图7为本发明图像捕捉机构和动力机构的结构示意图；
图8为本发明图像捕捉机构的分离示意图；
图9为本发明装置箱的俯视外观示意图。
图中：1、顶板；2、装置箱；3、支架；4、连接柱；5、高清摄像头；6、连接环；71、电机；72、主动齿轮；73、被动齿轮；8、散热槽；9、转盘；10、限位柱；11、适配盘；12、挤压块；13、复位槽；14、移动槽；15、光线感应器；16、控制器；17、支撑板；18、一号弹簧；19、放置槽；20、密封板；21、透光孔；22、二号弹簧；23、煤油；24、通孔；25、固定架。
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做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。
如图1至图9所示，本发明实施例提供了一种农作物病虫害自动识别方法及装置，包括以下步骤：
步骤一、利用无人机将自动识别装置吊装并移动至农作物种植区，使五个自动识别装置分别置于种植区的四角处与中心区域，给自动识别装置接电并联网与服务器打开数据连接；
步骤二、当光学通过自动光线调节机构并照射进入装置内部时，光线感应机构被激活，然后控制图像捕捉机构对农作物进行拍摄，动力机构启动并带动图像捕捉机构进行转动，完成装置底部农作物病虫害的全方位捕捉；
步骤三、图像捕捉机构将拍摄的图片上传至服务器，将其与服务器中存储的农作物病虫害图片模型进行比对，发生差异并去除多余部分，以此进行自动判断，可判断出病虫害的种类；
步骤四：当光线偏移光线感应机构时，动力机构与图像捕捉机构先后停止运行；
其中，步骤一至步骤四中自动识别装置包括顶板1和装置箱2，装置箱2的底部固定连接有支架3，装置箱2的内部设置有控制器16，装置箱2内壁顶部的左右两侧均开设有散热槽8，装置箱2的底部固定连接有连接环6，
图像捕捉机构包括转盘9和支撑板17，转盘9的底部固定连接有挤压块12，支撑板17的顶部固定连接有一号弹簧18，一号弹簧18的另一端弹性支撑有适配盘11，适配盘11的顶部开设有复位槽13，挤压块12适配卡接在复位槽13内，适配盘11的底部固定连接有连接柱4，连接柱4的底部固定连接有高清摄像头5，连接柱4固定套接在连接环6的内部；
自动光线调节机构包括装置箱2，装置箱2的左右两侧均开设有放置槽19，放置槽19的内壁密封卡接有密封板20，密封板20的中部开设有透光孔21，放置槽19内壁的底部填充有煤油23，密封板20内壁的顶部压缩设置有二号弹簧22；
光线感应机构包括光线感应器15和控制器16，光线感应器15的数量为两个且分别固定连接在装置箱2内壁的左右两侧；
装置完成吊装接电后，系统开始自动运行，光线开始沿着透光孔21向光线感应器15靠近，一旦光线照射在光线感应器15表面时，光线感应器15被激活并通过控制器16控制高清摄像头5启动，高清摄像头5开始对农作物拍摄并将图片发送至控制器16内置的存储单元，然后发送给服务器进行比对识别，系统设定在3～5分钟后，动力机构启动；
转盘9被动力机构带动并转动，带动挤压块12转动，使挤压块12脱离复位槽13的内部，挤压块12在转动过程中会向下压制与其接触的适配盘11顶部的部分，而适配盘11便会朝自身的受力方向偏移转动，然后带动连接柱4和高清摄像头5进行转动，使高清摄像头5可以拍摄获取其正下方周边的农作物病虫害图像，适配盘11在被带动发生偏移转动时，与适配盘11偏移方向一侧一致的一号弹簧18被压缩；
当光线角度发生变化并不再照射在光线感应器15上时，光线感应器15会通过控制器16进行对动力机构和图像捕捉机构的控制，使其停止运行，正午太阳高度角发生变化时，会出现以下两种情况以我国北回归线以北底地区为例：
1正午太阳高度角大：此时正处夏季，气候炎热，温度升高，面对太阳光线直射，煤油23受热导致体积膨胀，向上推动密封板20，二号弹簧22被压缩，透光孔21的位置上升，使角度变大的太阳光线能够沿着透光孔21正常照射至光线感应器15上面，
2正午太阳高度角小：此时正处冬季，气候寒冷，温度下降，煤油23自身体积受冷减小，从而使二号弹簧22向下推动密封板20，透光孔21的位置下降，使角度变大的太阳光线能够沿着透光孔21正常照射至光线感应器15上面。
通过设置有可以转动的转盘9带动挤压块12转动，使挤压块12在被转盘9带动转动时对适配盘11的顶部施压，通过一号弹簧18的弹性支撑，使适配盘11在被挤压块12转动施压并发生偏移时自动复位，通过连接柱4带动高清摄像头5转动，使高清摄像头5的拍摄图像获取范围更广，利用连接环6对连接柱4进行支撑，在连接柱4发生转动并对连接环6施压使其发生形变时，连接环6具有将连接柱4纠偏回正的回弹力，在每次连接柱4带动高清摄像头5完成转动操作后回正，而偏移转动的高清摄像头5能够获取更多的农作物图像信息，提高了自动识别的精确性。
通过设置有透光孔21以其倾斜的设计自动适配不同的正午太阳高度角，利用自带热胀冷缩性质的煤油23在针对正午太阳高度角发生变化时，向上推动密封板20并使透光孔21的高度增加，此时太阳高度角增大并正处炎热的夏季，煤油23可自动受热膨胀，反之，处于寒冷的冬季煤油23的体积会减小，限位柱10会在二号弹簧22的作用下向下移动，使随之下移的透光孔21能够适配太阳角减小的太阳光线，从而使高清摄像头5能在光线的最佳情况下开机并工作。
其中，动力机构包括电机71、主动齿轮72和被动齿轮73，电机71的输出轴固定连接有主动齿轮72，主动齿轮72啮合连接有被动齿轮73，被动齿轮73的顶部通过轴承转动安装在顶板1的顶部，被动齿轮73的底部与转盘9固定连接，电机71固定安装在装置箱2的内部；
电机71在启动后会带动主动齿轮72转动，主动齿轮72带动被动齿轮73转动，然后带动转盘9转动，一方面降低了转盘9的转速，同时，还增加扭矩，提高了转盘9在转动时的稳定性。
其中，装置箱2的底部开设有通孔24，连接环6胶粘于通孔24的内壁，连接环6由硬质橡胶制成；
连接环6胶粘于通孔24的内壁，其内环面与连接柱4固定连接，承担着连接柱4和高清摄像头5的支撑负重任务，同时，在连接柱4转动时，连接环6可利用其拉伸形变的特性进行适配支撑，提高了连接环6在转动时的灵活性。
其中，转盘9的底部固定连接有三个相互呈90°角分布的限位柱10，限位柱10的底部与适配盘11的顶部挤压接触；
在挤压块12适配卡接在复位槽13的内部时，限位柱10的底部与适配盘11的顶部接触，此设计能够使未转动的转盘9和适配盘11之间保持相互平行的连接状态，也能保持高清摄像头5在竖直状态的稳定性，便于拍摄取样。
其中，适配盘11的顶部开设有移动槽14，移动槽14的横截面形状为弧形且直径值与挤压块12的直径值相同；
移动槽14用于对脱离复位槽13内部的挤压块12进行导向支撑，挤压块12随转盘9转动并与适配盘11的顶部接触时，其底部会卡在移动槽14的内部，这样能够保持被挤压偏移转动的适配盘11偏移角度可控，从而保护高清摄像头5免受装置箱2底部的磕碰。
其中，支撑板17的数量为四个且分别位于装置箱2内壁前后左右四侧的底部，一号弹簧18压缩设置在适配盘11与支撑板17之间；
支撑板17用于连接一号弹簧18，通过一号弹簧18可实现对适配盘11的支撑功能，适配盘11的底部四个位置分别呈90°角隔开，为适配盘11的底部提供四个位置的弹性支撑，在转盘9带动挤压块12转动并使适配盘11发生偏移时，一号弹簧18会在其偏移位置被压缩进行支撑。
其中，透光孔21为斜孔设计且倾斜角度介于45°～50°之间；
透光孔21的倾斜角度适配太阳高度角的最佳光线，在此角度区间下射进装置箱2内部的光线能够完美接触到光线感应器15的顶部，同时，高清摄像头5底部的农作物光线情况达到最佳，更加有利于拍摄取证。
其中，装置箱2内壁的前后两侧之间固定安装有位于被动齿轮73和转盘9之间的固定架25，被动齿轮73的底端向下贯穿固定架25；
固定架25活动套接在被动齿轮73外表面的底部，能够加强转盘9在转动时的稳定性；
通过将自动识别装置整体进行定点投放至农作物种植区的四角处与中间位置，这些位置能够代替农作物种植区其他未覆盖到的区域，在每一次进行拍摄取样时获取相关数据，最后将五次识别的数据进行汇总，得到种植区农作物病虫害的情况，相比较无人机跟踪拍摄，本发明提供的方法成本更低，更实用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、利用无人机将自动识别装置吊装并移动至农作物种植区，使五个自动识别装置分别置于种植区的四角处与中心区域，给自动识别装置接电并联网与服务器打开数据连接；
步骤二、当光学通过自动光线调节机构并照射进入装置内部时，光线感应机构被激活，然后控制图像捕捉机构对农作物进行拍摄，动力机构启动并带动图像捕捉机构进行转动，完成装置底部农作物病虫害的全方位捕捉；
步骤三、图像捕捉机构将拍摄的图片上传至服务器，将其与服务器中存储的农作物病虫害图片模型进行比对，发生差异并去除多余部分，以此进行自动判断，可判断出病虫害的种类；
步骤四：当光线偏移光线感应机构时，动力机构与图像捕捉机构先后停止运行；
其中，步骤一至步骤四中所述自动识别装置包括顶板(1)和装置箱(2)，所述装置箱(2)的底部固定连接有支架(3)，所述装置箱(2)的内部设置有控制器(16)，其特征在于：所述装置箱(2)内壁顶部的左右两侧均开设有散热槽(8)，所述装置箱(2)的底部固定连接有连接环(6)；
所述图像捕捉机构包括转盘(9)和支撑板(17)，所述转盘(9)的底部固定连接有挤压块(12)，所述支撑板(17)的顶部固定连接有一号弹簧(18)，所述一号弹簧(18)的另一端弹性支撑有适配盘(11)，所述适配盘(11)的顶部开设有复位槽(13)，所述挤压块(12)适配卡接在复位槽(13)内，所述适配盘(11)的底部固定连接有连接柱(4)，所述连接柱(4)的底部固定连接有高清摄像头(5)，所述连接柱(4)固定套接在连接环(6)的内部；
所述自动光线调节机构包括装置箱(2)，所述装置箱(2)的左右两侧均开设有放置槽(19)，所述放置槽(19)的内壁密封卡接有密封板(20)，所述密封板(20)的中部开设有透光孔(21)，所述放置槽(19)内壁的底部填充有煤油(23)，所述密封板(20)内壁的顶部压缩设置有二号弹簧(22)；
所述光线感应机构包括光线感应器(15)和控制器(16)，所述光线感应器(15)的数量为两个且分别固定连接在装置箱(2)内壁的左右两侧。
2.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述动力机构包括电机(71)、主动齿轮(72)和被动齿轮(73)，所述电机(71)的输出轴固定连接有主动齿轮(72)，所述主动齿轮(72)啮合连接有被动齿轮(73)，所述被动齿轮(73)的顶部通过轴承转动安装在顶板(1)的顶部，所述被动齿轮(73)的底部与转盘(9)固定连接，所述电机(71)固定安装在装置箱(2)的内部。
3.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述装置箱(2)的底部开设有通孔(24)，所述连接环(6)胶粘于通孔(24)的内壁，所述连接环(6)由硬质橡胶制成。
4.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述转盘(9)的底部固定连接有三个相互呈90°角分布的限位柱(10)，所述限位柱(10)的底部与适配盘(11)的顶部挤压接触。
5.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述适配盘(11)的顶部开设有移动槽(14)，所述移动槽(14)的横截面形状为弧形且直径值与挤压块(12)的直径值相同。
6.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述支撑板(17)的数量为四个且分别位于装置箱(2)内壁前后左右四侧的底部，所述一号弹簧(18)压缩设置在适配盘(11)与支撑板(17)之间。
7.根据权利要求1所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述透光孔(21)为斜孔设计且倾斜角度介于45°～50°之间。
8.根据权利要求2所述的一种农作物病虫害自动识别方法及装置，其特征在于：所述装置箱(2)内壁的前后两侧之间固定安装有位于被动齿轮(73)和转盘(9)之间的固定架(25)，所述被动齿轮(73)的底端向下贯穿固定架(25)。
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| CN202210684529.4A CN115035427B (zh) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 一种农作物病虫害自动识别方法及装置 |
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| KR102347679B1 (ko) * | 2021-04-22 | 2022-01-07 | (주)아이티팩토리 | 지능적인 병충해 진단 및 병충해 전염의 방지가 가능한 스마트 팜 제어서버 및 그 제어방법 |
-
2022
- 2022-06-17 CN CN202210684529.4A patent/CN115035427B/zh active Active
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| KR102347679B1 (ko) * | 2021-04-22 | 2022-01-07 | (주)아이티팩토리 | 지능적인 병충해 진단 및 병충해 전염의 방지가 가능한 스마트 팜 제어서버 및 그 제어방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于植保大数据的病虫害移动智能采集新设备;刘万才;陆明红;黄冲;张炜;陈天娇;谢成军;;植物医生;20200225(01);全文 * |
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