CN116168193B - 施药设备的校准方法、装置和设备 - Google Patents

施药设备的校准方法、装置和设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种施药设备的校准方法、装置和设备，用以解决相关技术中喷洒装置的机械误差或者喷头堵塞等因素导致喷洒误差的问题。本申请实施例中通过识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定识别图像中预期喷洒点的位置，通过作业装置根据预期喷洒点的位置对作业目标进行喷洒作业，并通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像，根据上述识别图像和热成像图像中预期喷洒点的位置和实际喷洒点的位置，确定同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标的误差信息，根据误差信息对该作业目标对应的喷口进行校准，提升了喷洒精度，降低了误喷率。

Description

施药设备的校准方法、装置和设备
技术领域
本申请涉及农业技术领域，尤其涉及施药设备的校准方法、装置和设备。
背景技术
在农业技术领域，除草是一项较为繁杂的工作。目前农业中除草作业方式多为使用农用机械进行大面积喷洒除草剂或使用人工喷洒除草剂等，喷洒除草剂的方式存在农药污染、农药毒性等问题，同时大面积喷洒除草剂容易对其他作物造成危害。
因此，在智能化机械除草作业中，通过施药设备使用喷头针对前端的识别设备识别到的特定目标进行精准喷药，能够减少农药使用、降低成本，降低对其他作物的危害，同时能够减少环境污染，提高农业作业效率。
相关技术中，在通过施药设备使用喷头针对前端识别设备识别到的特定目标进行精准喷药时，由于喷洒装置的机械误差或者喷头堵塞等因素，某些喷头无法向指定的方向喷出药液，从而造成喷洒误差。
发明内容
本申请的目的是提供一种施药设备的校准方法、装置及设备，用以解决相关技术中喷洒装置的机械误差或者喷头堵塞等因素导致喷洒误差的问题。
第一方面，本申请提供一种施药设备的校准方法，所述施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，所述方法包括：
通过所述识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定所述识别图像中预期喷洒点的位置；
将所述预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过所述作业装置根据所述预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业；
通过所述热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定所述热成像图像中的实际喷洒点的位置；
将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息；
针对任意一个作业目标，若基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作。
在一种可能的实施方式中，所述根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息，包括：
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的水平误差值；以及
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的垂直误差值；
将所述水平误差值和所述垂直误差值作为误差信息。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，包括：
若确定任意一个作业目标对应的水平误差值小于水平误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准；和/或
若确定任意一个作业目标对应的垂直误差值小于垂直误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。
在一种可能的实施方式中，所述基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，包括：
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
在一种可能的实施方式中，所述根据确定的校准方式进行校准操作，还包括：
若确定的校准方式为人工校准，则发出人工校准信号，以通知用户对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准；
若确定的校准方式为程序校准，则根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，并通过所述喷洒时间补偿值对所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述喷洒时间补偿值用于对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准。
在一种可能的实施方式中，所述根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，包括：
基于所述任意一个作业目标对应的垂直误差值和施药设备在垂直方向上的运行速度，得到所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值；
所述通过所述喷洒时间补偿值对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，包括：
将所述任意一个作业目标对应的喷口的预计喷洒时间和所述任意一个作业目标对应的喷口的所述喷洒时间补偿值的和，作为所述任意一个作业目标对应的喷口的实际喷洒时间。
在一种可能的实施方式中，采用以下第一坐标转换公式将所述识别图像中预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ua表示所述预期喷洒点的像素水平坐标，va表示所述预期喷洒点的像素垂直坐标，xaw，yaw，zaw表示所述预期喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Ka表示识别传感器的内部参数，Ra表示识别传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Ta表示识别传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zac表示识别传感器相对于预期喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量；
采用以下第二坐标转换公式将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ub表示所述实际喷洒点的像素水平坐标，vb表示所述实际喷洒点的像素垂直坐标，xbw，ybw，zbw表示所述实际喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Kb表示热成像传感器的内部参数，Rb表示热成像传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Tb表示热成像传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zbc表示热成像传感器相对于实际喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量。
第二方面，本申请提供一种施药设备的校准装置，所述施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，所述装置包括：
识别模块，被配置为通过所述识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定所述识别图像中预期喷洒点的位置；
喷洒模块，被配置为将所述预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过所述作业装置根据所述预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业；
热成像模块，被配置为通过所述热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定所述热成像图像中的实际喷洒点的位置；
误差信息确定模块，被配置为将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息；
校准模块，被配置为针对任意一个作业目标，若基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息，所述误差信息确定模块被配置为：
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的水平误差值；以及
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的垂直误差值；
将所述水平误差值和所述垂直误差值作为误差信息。
在一种可能的实施方式中，执行所述基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，所述误差信息确定模块被配置为：
若确定任意一个作业目标对应的水平误差值小于水平误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准；和/或
若确定任意一个作业目标对应的垂直误差值小于垂直误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，所述误差信息确定模块被配置为：
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据确定的校准方式进行校准操作，所述校准模块还被配置为：
若确定的校准方式为人工校准，则发出人工校准信号，以通知用户对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准；
若确定的校准方式为程序校准，则根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，并通过所述喷洒时间补偿值对所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述喷洒时间补偿值用于对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，所述校准模块被配置为：
基于所述任意一个作业目标对应的垂直误差值和施药设备在垂直方向上的运行速度，得到所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值；
执行所述通过所述喷洒时间补偿值对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述校准模块被配置为：
将所述任意一个作业目标对应的喷口的预计喷洒时间和所述任意一个作业目标对应的喷口的所述喷洒时间补偿值的和，作为所述任意一个作业目标对应的喷口的实际喷洒时间。
在一种可能的实施方式中，所述误差信息确定模块被配置为采用以下第一坐标转换公式将所述识别图像中预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ua表示所述预期喷洒点的像素水平坐标，va表示所述预期喷洒点的像素垂直坐标，xaw，yaw，zaw表示所述预期喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Ka表示识别传感器的内部参数，Ra表示识别传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Ta表示识别传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zac表示识别传感器相对于预期喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量；
采用以下第二坐标转换公式将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ub表示所述实际喷洒点的像素水平坐标，vb表示所述实际喷洒点的像素垂直坐标，xbw，ybw，zbw表示所述实际喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Kb表示热成像传感器的内部参数，Rb表示热成像传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Tb表示热成像传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zbc表示热成像传感器相对于实际喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储处理器的可执行指令；
处理器，用于执行所述可执行指令，以实现如上述第一方面中任一项所述的施药设备的校准方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如上述第一方面中任一项所述的施药设备的校准方法。
第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序：
所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的施药设备的校准方法。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请实施例中，通过识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像，根据上述识别图像和热成像图像，确定同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标的误差信息，根据误差信息对该作业目标对应的喷口进行校准，提升了施药设备的喷洒精度，降低了误喷率。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的施药设备的架构示意图；
图2为本申请实施例提供的施药设备的校准方法的整体流程示意图；
图3为本申请实施例提供的识别图像的示意图；
图4为本申请实施例提供的预期喷洒点的位置坐标变换的示意图；
图5为本申请实施例提供的热成像图像的示意图；
图6为本申请实施例提供的步骤204中根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到同一个作业目标对应的误差信息的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的预期喷洒点的分布示意图；
图8为本申请实施例提供的实际喷洒点的分布示意图；
图9为本申请实施例提供的施药设备的校准装置的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
并且，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。
以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为暗示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
相关技术中，在通过施药设备使用喷头针对前端识别设备识别到的特定目标进行精准喷药时，由于喷洒装置的机械误差或者喷头堵塞等因素，某些喷头无法向指定的方向喷出药液，从而造成喷洒误差。
有鉴于此，本申请提供了一种施药设备的校准方法、装置及设备，用以解决相关技术中喷洒装置的机械误差或者喷头堵塞等因素导致喷洒误差的问题。
本申请的发明构思可概括为：通过识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定识别图像中预期喷洒点的位置，然后，将预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过作业装置根据预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业，还通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像，并确定热成像图像中的实际喷洒点的位置，再将热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到同一个作业目标对应的误差信息，最后，针对任意一个作业目标，根据确定的校准方式进行校准操作。本申请实施例能够根据误差信息确定作业目标的校准方式，并根据该校准方式吧对作业目标对应的喷口进行校准，提升了喷洒精度，降低了误喷率。
在介绍完本申请实施例的主要发明思想之后，下面对本申请实施例的技术方案能够适用的应用场景做一些简单介绍，需要说明的是，以下介绍的应用场景仅用于说明本申请实施例而非限定。在具体实施时，可以根据实际需要灵活地应用本申请实施例提供的技术方案。
为了便于理解本申请实施例提供的数据恢复方法，下面结合附图对此进行进一步说明。
在一种可能的实施方式中，本申请提供一种施药设备的校准方法，施药设备的架构示意图如图1所示，该施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，基于图1所示的施药设备，本申请提供的施药设备的校准方法的整体流程示意图如图2所示，包括以下内容：
在步骤201中，通过识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定识别图像中预期喷洒点的位置。
例如，作业目标为水稻，步骤201可实施为通过施药设备的识别传感器对水稻进行识别，生成包含水稻的识别图像，将识别图像中水稻所在区域的中心点作为预期喷洒点，因此，本申请能够确定预期喷洒点的位置。如图3为识别图像的示意图，其中，圆形区域即为水稻所在区域(即作业目标所在区域)，该圆形区域即可视为预期喷洒点，本申请在识别图像建立坐标系，预期喷洒点中心的像素坐标即为预期喷洒点的位置。
在步骤202中，将预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过作业装置根据预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业。
在一种可能的实施方式中，在步骤201中确定预期喷洒点的位置之后，由于识别图像中预期喷洒点的位置通过像素坐标表示，该像素坐标与作业装置能够进行准确定位的全局坐标分别属于两个不同的坐标系，因此，本申请将预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，以使作业装置根据预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业时，喷洒精度更高。
在一种可能的实施方式中，本申请实施例采用以下第一坐标转换公式(1)将识别图像中预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ua表示预期喷洒点的像素水平坐标，va表示预期喷洒点的像素垂直坐标，xaw，yaw，zaw表示预期喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标,，Ka表示识别传感器的内部参数,Ra表示识别传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Ta表示识别传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zac表示识别传感器相对于预期喷洒点的距离，该距离通过测距器进行测量。
如图4为预期喷洒点的位置坐标变换的示意图，其中图4中左边的坐标系为全局坐标系，右边的坐标系为像素坐标系，圆形区域即为预期喷洒点，得到如图4中左边的预期喷洒点的全局坐标后，通过作业装置根据预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业，实现了对识别到的作业目标的精准喷药。
在步骤203中，通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定热成像图像中的实际喷洒点的位置。
在一种可能的实施方式中，由于喷洒液体温度低于环境温度，因此完成喷洒作业的喷洒点的温度和其他地方的温度不同，因此，本申请实施例，通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像，该热成像图像如图5所示，其中，圆形区域即为实际喷洒点，本申请在热成像图像建立坐标系，实际喷洒点中心的像素坐标即为实际喷洒点的位置。
在步骤204中，将热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息。
在一种可能的实施方式中，本申请实施例采用以下第二坐标转换公式(2)将热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ub表示实际喷洒点的像素水平坐标，vb表示实际喷洒点的像素垂直坐标，xbw，ybw，zbw表示实际喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Kb表示热成像传感器的内部参数，Rb表示热成像传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Tb表示热成像传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zbc表示热成像传感器相对于实际喷洒点的距离，该距离通过测距器进行测量。
在一种可能的实施方式中，步骤204中，根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到同一个作业目标对应的误差信息，其流程示意图如图6所示，包括以下内容：
在步骤601中，将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为同一个作业目标对应的水平误差值。
在步骤602中，将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为同一个作业目标对应的垂直误差值。
在步骤603中，将水平误差值和垂直误差值作为误差信息。
例如，图7为预期喷洒点的分布示意图，图8为实际喷洒点的分布示意图，通过对比图7和图8中同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，则图8中的空心圆圈即为出现误差的实际喷洒点，其中，Eu和Ev分别为不同作业目标对应的水平误差值和垂直误差值。具体地，本申请实施例采用以下公式(3)和公式(4)确定同一个作业目标对应的误差信息：
Eui＝|xawi-xbwi| (3)
Evi＝|yawi-ybwi| (4)
其中，Eui代表第i个作业目标的水平误差值，xawi表示第i个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标，xbwi表示第i个作业目标的实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标，Evi代表第i个作业目标的垂直误差值，yawi表示第i个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标，ybwi表示第i个作业目标的实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标。
在步骤205中，针对任意一个作业目标，若基于任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作。
在一种可能的实施方式中，在得到同一个作业目标对应的误差信息后，针对任意一个作业目标，基于任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准，包括以下两种情况：
(1)若确定任意一个作业目标对应的水平误差值小于水平误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。对于水平误差，本申请实施例定义一个水平误差阈值Th，当水平误差Ehi<Th时，认为该作业目标的喷洒精度符合使用要求，不做处理；当水平误差Ehi≥Th时，认为此该作业目标的喷洒精度超出使用要求，产生警告，确定需要对该作业目标对应的喷口进行校准。
(2)若确定任意一个作业目标对应的垂直误差值小于垂直误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。对于垂直误差，本申请实施例定义误差垂直阈值Tv，当任意一个作业目标对应的垂直误差值Evi<Tv时，认为该作业目标的喷洒精度符合使用要求，不做处理；当任意一个作业目标对应的垂直误差值Evi≥Tv时，认为此该作业目标的喷洒精度超出使用要求，产生警告，确定需要对该作业目标对应的喷口进行校准。
需要说明的是，水平误差值和垂直误差值一般为5mm，这个根据喷头的大小、喷头之间的安装间距、施药设备整个体积的大小等因素的不同，误差也不同，此数据不唯一。
在一种可能的实施方式中，由于误差信息的不同，则作业目标对应的喷口的校准方式也不同，本申请基于误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，包括以下两种情况：
(1)若确定误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
(2)若确定误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
在一种可能的实施方式中，根据确定的校准方式进行校准操作，可实施为：
若确定的校准方式为人工校准，则发出人工校准信号，以通知用户对作业装置中任意一个作业目标对应的喷口进行校准。
若确定的校准方式为程序校准，则根据任意一个作业目标对应的垂直误差值确定任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，并通过喷洒时间补偿值对任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，喷洒时间补偿值用于对作业装置中任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准。
在一种可能的实施方式中，根据任意一个作业目标对应的垂直误差值确定任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，可实施为：
基于任意一个作业目标对应的垂直误差值和施药设备在垂直方向上的运行速度，得到任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值。具体地，本申请实施例采用以下公式(5)确定作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值：
toffset＝Evi/vy (5)
其中，Evi代表第i个作业目标的垂直误差值，vy表示施药设备在垂直方向上的运行速度，toffset表示作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值。
通过喷洒时间补偿值对作业装置中任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，可实施为：
将任意一个作业目标对应的喷口的预计喷洒时间和任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值的和，作为任意一个作业目标对应的喷口的实际喷洒时间。具体地，本申请实施例采用以下公式(6)确定作业目标对应的喷口的实际喷洒时间：
t＝t0+toffset (6)
其中，t0为预计喷洒时间，t为实际喷洒时间，toffset表示作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值。
需要补充的是，若施药设备包括多个喷口，本申请实施例能够对每个喷口进行单独校准，以实现对每个作业目标的精准药物喷洒，提升喷洒精度，降低误喷率。
综上所述，本申请实施例中，通过识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并通过热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像，根据上述识别图像和热成像图像，确定同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标的误差信息，根据误差信息对该作业目标对应的喷口进行校准，提升了施药设备的喷洒精度，降低了误喷率。
基于相同的发明构思，本申请提供一种施药设备的校准装置，所述施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，如图9所示，所述装置900包括：
识别模块901，被配置为通过所述识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定所述识别图像中预期喷洒点的位置；
喷洒模块902，被配置为将所述预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过所述作业装置根据所述预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业；
热成像模块903，被配置为通过所述热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定所述热成像图像中的实际喷洒点的位置；
误差信息确定模块904，被配置为将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息；
校准模块905，被配置为针对任意一个作业目标，若基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息，所述误差信息确定模块被配置为：
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的水平误差值；以及
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的垂直误差值；
将所述水平误差值和所述垂直误差值作为误差信息。
在一种可能的实施方式中，执行所述基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，所述误差信息确定模块被配置为：
若确定任意一个作业目标对应的水平误差值小于水平误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准；和/或
若确定任意一个作业目标对应的垂直误差值小于垂直误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，所述误差信息确定模块被配置为：
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据确定的校准方式进行校准操作，所述校准模块还被配置为：
若确定的校准方式为人工校准，则发出人工校准信号，以通知用户对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准；
若确定的校准方式为程序校准，则根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，并通过所述喷洒时间补偿值对所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述喷洒时间补偿值用于对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准。
在一种可能的实施方式中，执行所述根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，所述校准模块被配置为：
基于所述任意一个作业目标对应的垂直误差值和施药设备在垂直方向上的运行速度，得到所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值；
执行所述通过所述喷洒时间补偿值对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述校准模块被配置为:
将所述任意一个作业目标对应的喷口的预计喷洒时间和所述任意一个作业目标对应的喷口的所述喷洒时间补偿值的和，作为所述任意一个作业目标对应的喷口的实际喷洒时间。
在一种可能的实施方式中，所述误差信息确定模块被配置为采用以下第一坐标转换公式将所述识别图像中预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ua表示所述预期喷洒点的像素水平坐标，va表示所述预期喷洒点的像素垂直坐标，xaw，yaw，zaw表示所述预期喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Ka表示识别传感器的内部参数，Ra表示识别传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Ta表示识别传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zac表示识别传感器相对于预期喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量；
采用以下第二坐标转换公式将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ub表示所述实际喷洒点的像素水平坐标，vb表示所述实际喷洒点的像素垂直坐标，xbw，ybw，zbw表示所述实际喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Kb表示热成像传感器的内部参数，Rb表示热成像传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Tb表示热成像传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zbc表示热成像传感器相对于实际喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量。
下面参照图10来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备130。图10显示的电子设备130仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图10所示，电子设备130以通用电子设备的形式表现。电子设备130的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器131、上述至少一个存储器132、连接不同系统组件(包括存储器132和处理器131)的总线133。
总线133表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
存储器132可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)1321和/或高速缓存存储器1322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)1323。
存储器132还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1324的程序/实用工具1325，这样的程序模块1324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备130也可以与一个或多个外部设备134(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与电子设备130交互的设备通信，和/或与使得该电子设备130能与一个或多个其它电子设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口135进行。并且，电子设备130还可以通过网络适配器136与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器136通过总线133与用于电子设备130的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合电子设备130使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
在示例性实施例中，本申请还提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器132，上述指令可由电子设备130的处理器131执行以完成上述施药设备的校准方法。可选地，计算机可读存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
在示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器131执行时实现如本申请提供的施药设备的校准方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种施药设备的校准方法，其特征在于，所述施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，所述方法包括：
通过所述识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定所述识别图像中预期喷洒点的位置；
将所述预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过所述作业装置根据所述预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业；
通过所述热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定所述热成像图像中的实际喷洒点的位置；
将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息；
针对任意一个作业目标，若基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作；
根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息，包括：
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的水平误差值；以及
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的垂直误差值；
将所述水平误差值和所述垂直误差值作为误差信息；
所述基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，包括：
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，包括：
若确定任意一个作业目标对应的水平误差值小于水平误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准；和/或
若确定任意一个作业目标对应的垂直误差值小于垂直误差阈值，则确定需要对任意一个作业目标对应的喷口进行校准。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据确定的校准方式进行校准操作，还包括：
若确定的校准方式为人工校准，则发出人工校准信号，以通知用户对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准；
若确定的校准方式为程序校准，则根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，并通过所述喷洒时间补偿值对所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，所述喷洒时间补偿值用于对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述任意一个作业目标对应的垂直误差值确定所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值，包括：
基于所述任意一个作业目标对应的垂直误差值和施药设备在垂直方向上的运行速度，得到所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间补偿值；
所述通过所述喷洒时间补偿值对作业装置中所述任意一个作业目标对应的喷口的喷洒时间进行校准，包括:
将所述任意一个作业目标对应的喷口的预计喷洒时间和所述任意一个作业目标对应的喷口的所述喷洒时间补偿值的和，作为所述任意一个作业目标对应的喷口的实际喷洒时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下第一坐标转换公式将所述识别图像中预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标：
其中，ua表示所述预期喷洒点的像素水平坐标，va表示所述预期喷洒点的像素垂直坐标，xaw，yaw，zaw表示所述预期喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Ka表示识别传感器的内部参数，Ra表示识别传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Ta表示识别传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zac表示识别传感器相对于预期喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量；
采用以下第二坐标转换公式将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标
其中，ub表示所述实际喷洒点的像素水平坐标，vb表示所述实际喷洒点的像素垂直坐标，xbw，ybw，zbw表示所述实际喷洒点在以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，Kb表示热成像传感器的内部参数，Rb表示热成像传感器相对于全局坐标系的旋转矩阵，Tb表示热成像传感器相对于全局坐标系的平移矩阵，Zbc表示热成像传感器相对于实际喷洒点的距离，所述距离通过测距器进行测量。
6.一种施药设备的校准装置，其特征在于，所述施药设备包括识别传感器、作业装置、热成像传感器和测距器，所述装置包括：
识别模块，被配置为通过所述识别传感器识别作业目标，生成包含作业目标的识别图像，并确定所述识别图像中预期喷洒点的位置；
喷洒模块，被配置为将所述预期喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，通过所述作业装置根据所述预期喷洒点的全局坐标对作业目标进行喷洒作业；
热成像模块，被配置为通过所述热成像传感器对完成喷洒作业之后的作业目标进行热成像，生成热成像图像；并确定所述热成像图像中的实际喷洒点的位置；
误差信息确定模块，被配置为将所述热成像图像中实际喷洒点的像素坐标转换为以施药设备中心为原点的全局坐标系下的全局坐标，并根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息；
校准模块，被配置为针对任意一个作业目标，若基于所述任意一个作业目标对应的误差信息确定需要对所述任意一个作业目标对应的喷口进行校准，则基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，并根据确定的校准方式进行校准操作；
执行所述根据同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标和实际喷洒点的全局坐标，得到所述同一个作业目标对应的误差信息，所述误差信息确定模块被配置为：
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的水平坐标和实际喷洒点的全局坐标中的水平坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的水平误差值；以及
将同一个作业目标的预期喷洒点的全局坐标中的垂直坐标和实际喷洒点的全局坐标中的垂直坐标的差值，作为所述同一个作业目标对应的垂直误差值；
将所述水平误差值和所述垂直误差值作为误差信息；
执行所述基于所述误差信息中不符合要求的误差值的类型确定校准方式，所述误差信息确定模块被配置为：
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为水平误差值，则确定校准方式为人工校准；
若确定所述误差信息中不符合要求的误差值的类型为垂直误差值，则确定校准方式为程序校准。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储处理器的可执行指令；
处理器，用于执行所述可执行指令，以实现如上述权利要求1-5中任一项所述的施药设备的校准方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行如上述权利要求1-5中任一项所述的施药设备的校准方法。
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自走式植保机实时定位系统的研究;张俊才;李善娟;范利勇;;南方农机(第04期);全文 *

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