甘蔗切割防傷芽系統的製作方法
2023-06-07 02:07:56 1
專利名稱：甘蔗切割防傷芽系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業技術領域，具體是ー種利用計算機視覺技術判斷甘蔗切割裝置切割甘蔗部位的精密防傷芽系統。
背景技術：
我國是世界甘蔗生產大國，同時作為世界第三大產糖大國，甘蔗種植業的發展直接影響到我國數千萬蔗農的生計和製糖業的發展。世界各甘蔗產地大都在一定程度上實現了甘蔗種植的機械化，但都存在著不足。國外的種植機雖然具備了良好性能、功能趨於完善，但尚未配備專業的防傷芽切斷裝置，且機構過於複雜，價格過於昂貴，故在國內的甘蔗產區是很難推廣的。而國內的種植機則更難實現在蔗種切斷過程中自動防傷芽的目的。目前國內外在此領域的研究都還處於起步摸索階段。相近研究有陸尚平等基於機器視覺的甘蔗莖節特徵提取與識別，國外，伊朗Moshashai K利用灰度圖像閥值分割的方法對甘蔗莖節識別做了初歩研究。如出現甘蔗芽損傷，進而影響作物產量，因此對對甘蔗切割裝置安裝防傷芽系統具有非常重要的意義。但至今為止，尚未見有對甘蔗切割裝置配備專業的防傷芽切斷裝置或方法的相關報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供ー種甘蔗切割防傷芽系統，它通過運用計算機圖像處理技術對蔗種圖像進行有效處理和特徵參數提取的分析，預判斷出切割位置並在甘蔗芽將要破壞之前對輸送裝置進行調整，從而避免芽損傷。本發明以如下技術方案解決上述技術問題本發明甘蔗切割防傷芽系統，包括切割器及由電機控制器驅動的夾持輸送機構，夾持輸送機構與切割器之間的距離固定，在夾持輸送機構的上方安裝有攝像頭，攝像頭的中心位置到甘蔗的切割位置剛好是甘蔗切斷後的長度；攝像頭的輸出端與裝有MATLAB軟體的電腦連接，電腦的輸出端與夾持輸送機構的電機控制器連接；所述甘蔗切割防傷芽系統的操作步驟如下(I)啟動切割器和夾持輸送機構，夾持輸送機構的速度與切割器滾刀的轉速同歩；切割器內ー對滾刀每轉ー圈切割兩次，根據滾刀的轉速，確定攝像機快門觸發時間，使採集到的目標圖像剛好是下一次的切割部位；本系統的幀間隔計算公式如下L =(150-1000Vt)/1000Vt其中L-幀間隔；V-甘蔗輸送速度(m/s)；t = O. 009s為採集單幀圖像所需時間； (2)根據上述計算得出的幀間隔來選定攝像頭採集圖像的速度，然後啟動攝像頭開始採集圖像；(3)然後對採集到的圖像運用MATLAB軟體的工具箱進行判斷、處理識別，判斷是否是甘蔗節；(4)判斷結果反饋到控制夾持輸送機構移動的電機控制器6執行，若切到節，則觸發電機控制器拖動甘蔗向後位移，若切不到節，則不觸發電機控制器，從而避免了切割器切割到甘蔗節，以降低傷芽率。本發明甘蔗切割防傷芽系統，所述操作步驟(3)的具體操作如下I)採用常用的灰度調整、濾波降噪、形態學處理方法對原始圖像進行處理，表達式為
權利要求
1.甘蔗切割防傷芽系統，其特徵在於，包括切割器及由電機控制器驅動的夾持輸送機構，夾持輸送機構與切割器之間的距離固定，在夾持輸送機構的上方安裝有攝像頭，攝像頭的中心位置到甘蔗的切割位置剛好是甘蔗切斷後的長度；攝像頭的輸出端與裝有MATLAB軟體的電腦連接，電腦的輸出端與夾持輸送機構的電機控制器連接； 所述甘蔗切割防傷芽系統的操作步驟如下 (1)啟動切割器和夾持輸送機構，夾持輸送機構的速度與切割器滾刀的轉速同步；切割器內一對滾刀每轉一圈切割兩次，根據滾刀的轉速，確定攝像機快門觸發時間，使採集到的目標圖像剛好是下一次的切割部位；本系統的幀間隔計算公式如下L =(150-1000Vt)/1000Vt 其中L-幀間隔； V-甘鹿輸送速度(m/s)； t = O. 009s為採集單幀圖像所需時間； (2)根據上述計算得出的幀間隔來選定攝像頭採集圖像的速度，然後啟動攝像頭開始採集圖像； (3)然後對採集到的圖像運用MATLAB軟體的工具箱進行判斷、處理識別，判斷是否是甘鹿節; (4)判斷結果反饋到控制夾持輸送機構移動的電機控制器6執行，若切到節，則觸發電機控制器拖動甘蔗向後位移，若切不到節，則不觸發電機控制器，從而避免了切割器切割到甘蔗節，以降低傷芽率。
2.根據權利要求I所述甘蔗切割防傷芽系統，其特徵在於，所述操作步驟(3)的具體操作如下 .1)採用常用的灰度調整、濾波降噪、形態學處理方法對原始圖像進行處理，表達式為
3.根據權利要求I所述甘蔗切割防傷芽系統，其特徵在於，所述操作步驟(4)的具體操作如下 對圖像求反，將二值化圖像的灰度值翻轉，然後對所有像素點所對應的值求和，公式如下
4.根據權利要求3所述甘蔗切割防傷芽系統，其特徵在於，所述操作步驟(4)中採用如下程序計算出每張處理後的二值化圖像所有像素點所對應的灰度值總和Il=imread(，010. jpg，); I=rgb2gray (I I) ; %%轉化成灰度圖像處理 J=imnoise (I，』 gaussian』，0. 2); Kl=filter2 (fspecial (』 av erage』，3)，J) /255; f=im2double(Kl); T=sum(sum(f))/6300; done=false; while done g=f>=T; Tn=O. 5* (mean (f (g)) +mean (f ( g))); done=abs (T-Tn)〈0. I; T=Tn;enddisplay (' Thteshold (T) - Iterative』)；Tr=im2bw(f，T); Ofigure, imshow(r);q=sum(sum (r))
全文摘要
本發明公開了一種甘蔗切割防傷芽系統，該系統包括切割器及由電機控制器驅動的夾持輸送機構，夾持輸送機構與切割器之間的距離固定，在夾持輸送機構的上方安裝有攝像頭，攝像頭的中心位置到甘蔗的切割位置剛好是甘蔗切斷後的長度；攝像頭的輸出端與裝有MATLAB軟體的電腦連接，電腦的輸出端與夾持輸送機構的電機控制器連接。根據切割器的轉動速度、甘蔗輸送速度來匹配準確的快門觸發時間間隔，使採集圖像的部位與實際切割部位一致，再對採集到的圖像進行濾波降噪和二值化處理，判斷切割器是否切到甘蔗節。本發明實現了切割器切割甘蔗部位的快速、準確判斷，降低了蔗種莖節的傷芽率、甘蔗生產成本，節約蔗種，提高勞動生產力。
文檔編號G06K9/60GK102630429SQ20121012315
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月24日 優先權日2012年4月24日
發明者喬曦, 楊堅, 羅昭宇, 蔣瑜, 蔡敢為, 黃亦其 申請人:廣西大學