[发明专利]基于荧光成像的田间水稻霉病自动化检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光成像技术领域，尤其涉及一种基于荧光成像的田间水稻霉病自动化检测装置及检测方法。

背景技术

近年来，成像技术在农业生产中的应用愈加广泛，其中荧光成像技术是研究光能分配的内在探针，是研究作物光合作用特性的有效手段。当作物生长受到干旱、寒冷、重金属等环境胁迫时，荧光动力学参数会发生明显的变化，通过对多种荧光动力学参数的分析，可以判断作物的光合性能、生长情况是否良好。因此，荧光成像技术在作物的健康监测、品种筛选以及表型分析等领域中显现出巨大的应用价值。

随着工业自动化进程的推进，人们对检测仪器的自动化程度要求越来越高，自动化作业是每个检测设备的最终发展方向。在现有的荧光成像检测装置中，多是将荧光成像设备搭载于检测平台上，需要将检测设备放至待检测作物区域进行定位检测。如公布号CN 104034710 A的中国专利文献公开的一种基于叶绿素荧光及成像技术的植物病害检测方法及装置，适用对象以小体积单个植物样本为主，不适用于野外田间检测。对于大面积的田间作物，常用低空遥感技术获取作物的荧光成像信息，但该技术使用成本较大、数据精度有限，且需要提前进行空域使用申请。因此，有必要提高荧光野外检测装置的自动化程度和操作简便性，扩大其在野外检测中的使用范围。

自动导航技术作为精准农业的一项核心关键技术，被广泛应用于作物播种、除草、施肥、喷药、收割等农业生产过程中。它可以为机械装置提供移动所需的路径、位置等信息，使机械装置按照最优路径行驶，扩大装置的野外检测范围，并简化检测过程、降低操作人员的劳动强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于荧光成像的田间水稻霉病自动化检测装置，可实现田间水稻霉病的自动化检测，降低操作人员的劳动强度。

一种基于荧光成像的田间水稻霉病自动化检测装置，包括：

检测平台，底部安装有行走机构，所述行走机构受控于控制模块；

定位模块，安装在平台上，实时获取检测装置的位置信息并发送给控制模块；

荧光成像模块，安装在平台上，采集田间水稻的荧光图像并发送给数据处理模块；

数据处理模块，提取所述荧光图像的特征参数，判断田间水稻的健康状况；

控制模块，根据预设的检测参数和采用间隔，控制荧光成像模块的采样；同时接收定位模块获取的位置信息并进行分析，结合预设的行走路径生成行走指令，并将行走指令发送给所述行走机构。

本发明将荧光成像技术和自动导航技术相结合，实现了基于荧光成像的田间水稻霉病自动化检测，提高荧光野外检测装置的自动化程度和操作简便性，扩大其在野外检测中的使用范围。

为了适应水田作业，所述的行走机构包括至少4个行走轮，所述的行走轮具有防滑结构。防滑结构可以采用现有技术。

各个行走轮均为独立电控驱动方式，独立受控于自动导航模块，实现自动导航行走。

作为优选，所述检测平台的高度和行走机构的跨垄宽度可调。可根据不同生长阶段的水稻高度调节荧光成像模块的高度，根据水稻的种植垄距调节行走机构的跨垄宽度。

自动导航的方法有很多，采用每种单一的定位系统进行导航都有各自的独特性和局限性，可把几种不同的定位系统组合在一起形成准确度更高的组合定位系统。

作为优选，所述的定位模块包括为组合定位系统。

进一步优选的，所述的组合定位系统包括：

GPS定位系统，获取自动化检测装置的绝对位置坐标、航向角度和行驶速度；

机器视觉定位系统，采集自动化检测装置前方的图像信息并进行处理，获取自动化检测装置的图像坐标信息。

在水稻田间，水稻行的边界有时并非直线，单独使用GPS进行导航，在确定导航基准线方面存在一定的误差；视觉导航可以实时提取出当前水稻行的特征信息，提高了定位的精度，但是单独使用视觉导航时，图像处理过程中有时会出现漏检的情况，因此将GPS和视觉导航结合起来，两种导航信息互相补充，可构成一种冗余度和准确度更高的多功能导航系统。

其中，GPS定位部分主要是提供检测装置的绝对位置坐标、航向角度和行驶速度；机器视觉定位部分是将采集到的图像经过图像预处理，得到导航路径中已知点的相对位置坐标，在将两组信息统一到同一坐标系下，得到新的位置信息。

所述的GPS定位系统为北斗GPS导航系统；所述的机器视觉定位系统通过云台摄像机对自动化检测装置前方的路径进行图像采集。

所述的荧光成像模块包括：

激发光源，激发待测的田间水稻发出荧光，