豌豆苗期田间杂草识别与变量喷洒控制系统-论文.pdf

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1、2012年11月农业机械学报第43卷第11期DOI：10．6041／j．issn．1000—1298．2012．11．041豌豆苗期田间杂草识别与变量喷洒控制系统张小龙谢正春张念生曹成茂(安徽农业大学工学院，合肥230036)【摘要】以图像实时控制器CVS一1456为核心设计了图像实时识别与变量喷洒系统。在普通光照下分别采集包含豌豆苗、土壤背景、杂草(刺儿菜)等的原始图像，分析其颜色模型，根据色差分量R—B颜色特征采用LabVIEW和IMAQVision编程实现杂草实时识别。基于Canny算子对识别的杂草进行边缘检测，并提取目标杂草

2、的面积、密度和形心位置3个特征参数为变量喷洒定位提供依据。随机试验表明：基于R—B色差分量对豌豆苗期复杂背景下刺儿菜杂草平均正确识别率达到83．5％，均方差0．066，该方法准确可靠。关键词：杂草识别虚拟实时系统颜色特征边缘检测变量喷洒中图分类号：S126；TP391．4文献标识码：A文章编号：1000—1298(2012)11-0220~6WeedRecognitionfromPeaSeedlingImagesandVariableSprayingControlSystemZhangXiaolongXieZhengchunZhan

3、gNianshengCaoChengmao(SchoolofEngineering，AnhuiAgriculturalUniversity，Hefei230036，China)AbstractTheapplicationsystemofreal—timeimagerecognitionandvariablesprayingwasdesignedbasedonthevirtualimagereal—timecontrollerCVS一1456．Theoriginalimages，whichcontainedpeaseedlings，s

4、oilbackground，weedofcephalanoplossegetum，etc，werecollectedinnormalsunlight．Thecolormodelsoforiginalimageswereanalyzedandreal--timeweedrecognitionwasrealizedbasedonR——BcolorfeaturesbyusingLabVIEWsoftwareandIMAQVisiontoolbox．TheCannyalgorithmwasemployedtodetectweededges，

5、andthreecharacteristicparametersoftargetweed，namelyarea，density，centroidalposition，wereextractedtoprovidepositioningevidencesforvariablespraying．Therandomtestsverifiedtheaccuracyandreliabilityofthepurposedcephalanoplossegetumrecognitionmethodfromcomplexbackgroundimages

6、basedonR—Bcolorfeatures，inwhichtheaveragerightrecognitionratewas83．5％．meansquaredeviation0．066．KeywordsWeedrecognition，Virtualreal—timesystem，Colorfeature，Edgedetection，Variablespraying草，并确定杂草的位置。引言利用计算机视觉进行杂草识别是实现机械化变杂草对农作物苗期生长危害很大，及时清除尤量喷洒、锄草机器人目标自行识别的有效方法。为重要。传统除草方式

7、以粗放式的大面积喷洒化学国外计算机视觉识别杂草技术主要基于叶片形状特药剂为主，不仅造成浪费，而且危害农田坏境。实现征、植物纹理、颜色特征、不同波长(蓝、绿、杂草区域选择和农药变量喷洒的前提是准确识别杂红和近红外光)下的反射光、成像光谱仪等，涉收稿日期：2012—06—20修回日期：2012—07—25安徽省高等学校省级自然科学研究重点资助项目(KJ2011A101)作者简介：张小龙，副教授，博士后，主要从事车辆导航理论与装备研究，E—mail：sunshine．1zh@gmail．con通讯作者：曹成茂，教授，主要从事智能检测与控制

8、技术研究，E—mail：caochengmao@sina．com第11期张小龙等：豌豆苗期田间杂草识别与变量喷洒控制系统221及的杂草包括禾本类和阔叶类杂草，作物包括大豆、确位置姿态测量模块和农药变量喷洒驱动模块组小麦、马铃薯、甜菜等