[发明专利]一种基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统，利用田间移动设备搭载相机，基于改进YOLOv5s模型的方法，识别甘蔗在不同的生长时期的长势高低、叶片数量、茎干颜色的数据信息，实现实时动态的甘蔗全过程生长监测。在甘蔗生长过程中，甘蔗的叶、茎干、外观形态等特征时刻发生变化，实时动态的监测可以快速得到甘蔗的生长和营养状态，可以及时根据反馈的信息采取相应的管理方案，从而保证甘蔗的正常生长，为农业生产提供信息数据，是准确估计农作物产量的保证。

技术领域

本发明涉及农作物生长监控的技术领域，尤其是指一种基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统。

背景技术

为了保证甘蔗的产量，需要对甘蔗的长势进行实时的监测，获得各个阶段甘蔗的生长信息。当前甘蔗生长状态的监测方法和系统存在以下问题：

传统的监测方法效率低下：传统的甘蔗生长状态监测方法主要是通过人工观察和测量，需要大量的人力和时间成本，且结果受到主观因素的影响，容易出现误差。

监测区域受限：甘蔗封行后，植株高大，传统的监测方法无法有效采集到大面积甘蔗生长的数据。

监测精度有限：传统方法存在误差较大的问题，很难获取准确的甘蔗生长状态数据。

实时性差：传统方法需要周期性地对甘蔗生长状态进行监测，无法满足实时监测的需要。

针对这些问题，基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统应运而生，通过智慧农业手段实现甘蔗生长全过程的监测及生长状态实时评估。在监测甘蔗生长全过程的同时划分成熟甘蔗的分布区域，为实现合理分配劳动力及准确锁定目标进行收获工作提供参考依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统，对甘蔗生长状态、生长环境等生长特征参数实现实时精准监测，利用机器视觉技术实现对甘蔗行间生长状态进行快速、准确的采集和分析，提高农业生产产量，节省人工劳力。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种基于机器视觉的甘蔗全过程生长监测系统，包括：

主控模块，用于接收、发送指令，控制相关联模块之间的协调；

识别监测模块，用于采集田间甘蔗数据，根据主控模块的信号指示获取甘蔗数据；

升降调节模块，用于调节识别监测模块的高度和角度，获取不同角度的甘蔗生长数据，以适应甘蔗不同时期的数据采集需求；

田间移动设备，用于在田间进行受控运动，采集不同区域的甘蔗生长数据；

云平台数据处理模块，使用改进的YOLOv5s模型对识别监测模块传回的甘蔗生长数据进行分析，并分类存储甘蔗全过程生长的不同时期的数据。

进一步，所述主控模块包括上位机和无线通信模块，其中，所述上位机发出的指令用于控制识别监测模块、升降调节模块和田间移动设备，所述无线通信模块用于向云平台数据处理模块发送信号，实现云平台数据处理模块对甘蔗生长数据的数据分析。

进一步，所述识别监测模块包括相机、下位机、图像加载模块和图像预处理模块，其中：

所述图像加载模块通过相机获取到甘蔗在田间实时的图像，解码甘蔗图像中的像素值并传递给图像预处理模块；

所述图像预处理模块将图像加载模块传递过来的像素值进行标准化处理，将像素值除以甘蔗生长数据的标准差，使当前图像数据的分布更接近于均值为0，方差为1的正态分布，将标准化的图像通过无线传输模块传递给云平台数据处理模块；

所述升降调节模块包括舵机和升降平台；所述舵机安装在升降平台上方，并与下位机连接，所述相机安装在舵机上方；所述舵机根据下位机收发的信号控制相机的角度，所述升降底座根据下位机收发的信号控制相机的高度。