一种基于计算机视觉技术的农业无人机系统的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，特别是涉及一种基于计算机视觉技术的农业无人机系统。

背景技术：

农作物害虫多种多样，对农作物的伤害极大，通常都需要对农作物喷洒对应某种或某几种害虫的农药来进行防治。但农作物害虫有各自的习性，有的喜欢白天活动，有的喜欢晚上活动，或者白天潜伏在叶背等隐蔽处等，而晚上农名对农作物施药难度大，通常选择将药物喷洒在农作物上，通过害虫进食喷洒有农药的农作物茎叶来实现灭杀效果，但这种方式存在两个主要问题，一是需要害虫啃食农作后才会中毒死亡，对农作物本身有一定伤害；二是这类药物通常容易在农作上残留，并浸入到植物细胞内进而残留到种子或果实里，对人体有一定伤害。传统的对农作物进行施药的无人机，一般只能通过雷达导航进行控制对地距离，而药物的喷洒范围需要人为操控，夜晚工作时，错误率较高。

技术实现要素：

基于上述，提供一种能够在晚上对农作物施药的基于计算机视觉技术的农业无人机系统。

一种基于计算机视觉技术的农业无人机系统，包括中央处理器、及与所述中央处理器连接的led白光源模块和图像采集模块；所述led白光源模块用于输出白光源照射无人机周围环境中的目标物体；所述图像采集模块用于获取所述目标物体的图像信息；所述中央处理器通过计算机视觉运算获取所述目标物体的物理和/或化学属性，并对无人机输出相应的行动指令。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的第一伺服变位装置；所述第一伺服变位装置用于控制所述led白光源模块输出白光时对外照射的方向。

在其中一个实施例中，还包括矢量角度传感器；所述矢量角度传感器分别与所述中央处理器和所述图像采集模块连接；所述矢量角度传感器用于获取所述图像采集模块相对于无人机转动时的转角大小和转动方向；所述图像采集模块还与所述第一伺服变位装置连接；所述中央处理器还用于根据所述矢量角度传感器获取的所述图像采集模块相对于无人机转动时的转角大小和转动方向，通过所述第一伺服变位装置对所述图像采集模块的图像采集方位进行修正。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的药液体积检测模块和喷洒控制模块；所述图像采集模块还用于获取所述目标物体涉及的空间范围；所述药液体积检测模块用于获取无人机药箱内的药液体积；所述喷洒控制模块用于控制无人机喷洒药液的流量；所述中央处理器还用于根据所述目标物体涉及的空间范围和所述药液体积检测模块获取到的药液体积，生产药液喷洒的流量控制信号输出至所述喷洒控制模块。

在其中一个实施例中，还包括第二伺服变位装置、风速仪模块和风向仪模块；所述第二伺服变位装置分别与所述中央处理器和所述喷洒控制模块连接；所述第二伺服变位装置用于对所述喷洒控制模块的喷洒方向进行调节；所述风速仪模块用于获取无人机所处环境的空气流动速度，所述风向仪模块用于获取无人机所处环境的空气流动方向，所述风速仪模块和所述风向仪模块与所述中央处理器连接，以便所述中央处理器连接根据无人机所处环境空气流动的速度信息和方向信息生成喷洒方向控制信号输出给所述第二伺服变位装置对所述喷洒控制模块的喷洒方向进行调节。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的超声波发射器和音频接收器；所述超声波发射器用于发射超声波；所述音频接收器用于接收所述超声波发射器发射出的并经障碍物反射回来的超声波，以实现无人机在阴雨、大雾等天气情况的导航功能。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的第一通讯模块和第二通讯模块所述第一通讯模块用于与互联网连接，以实现远程控制和数据维护；所述第二通讯模块用于与同地区的其他无人机配对后实时通讯，以实现无人机之间互相学习的功能。

在其中一个实施例中，还包括激光导航雷达和激光导航雷达数据处理模块；所述激光导航雷达通过所述激光导航雷达数据处理模块与所述中央处理器连接；所述激光导航雷达设置有第一平面激光雷达模块和第二平面激光雷达模块；所述第一平面激光雷达模块和所述第二平面激光雷达模块分别与所述激光导航雷达数据处理模块连接；所述第一平面激光雷达模块扫描的方向与所述第二平面激光雷达模块扫描的方向垂直，以使所述中央处理器能够获取到无人机所处环境下的三维空间数据；所述激光导航雷达数据处理模块用于对所述激光导航雷达进行控制，并对所述第一平面激光雷达模块和所述第二平面激光雷达模块获取的数据进行第一级处理；所述中央处理器还用于通过所述第一矢量角度传感器获取的数据对所述图像采集模块和所述激光导航雷达数据处理模块输出的数据进行第二级数据处理，修正所述图像采集模块因转动或晃动导致相对于所述激光导航雷达的基准偏差，使得所述图像采集模块获取的无人机所处环境图像中的各个目标物体方位与所述激光导航雷达获取的各个目标物体方位相同。

在其中一个实施例中，还包括与所述中央处理器连接的存储模块；所述存储模块存储有可被所述中央处理器运行的控制程序和常见物体的属性信息，以及用于存储各功能模块运行时产生的信息。

在其中一个实施例中，还包括电池组模块；所述电池组模块与所述led白光源模块、所述第一伺服变位装置、所述第二伺服变位装置和所述喷洒控制模块连接，用于为这些功能模块供电；所述电池组模块还与所述中央处理器连接，以对与所述中央处理器连接的其他各功能模块供电

上述提供的基于计算机视觉技术的农业无人机系统，通过设置与所述中央处理器连接的led白光源模块和图像采集模块，利用所述led白光源模块输出白光源照射无人机周围环境中的目标物体，并用所述图像采集模块获取所述目标物体的图像信息，从而可以让所述中央处理器通过计算机视觉运算获取所述目标物体的物理和/或化学属性，对无人机输出相应的行动指令。实现无人机晚上对农作物施药的需求，降低无人机晚上施药的错误率。此外，也拓展了农业无人机的使用范围。

附图说明

图1为一实施例提供的一种基于计算机视觉技术的农业无人机系统结构示意图。

附图标记说明：100.中央处理器；210.led白光源模块；220.第一伺服变位装置；310.图像采集模块；320.矢量角度传感器；410.药液体积检测模块；420.喷洒控制模块；430.第二伺服变位装置；510.超声波发射器；520.音频接收器；610.第一通讯模块；620.第二通讯模块；710.风速仪模块；720.风向仪模块；810.激光导航雷达；811.第一平面激光雷达模块；812.第二平面激光雷达模块；820.激光导航雷达数据处理模块；900.存储模块。

具体实施方式

在本专利文件中，下面讨论的图1和用于描述本公开的原理或方法的各种实施例只用于说明，而不应以任何方式解释为限制了本公开的范围。本领域的技术人员应理解的是，本公开的原理或方法可在任何适当布置的机器人中实现。参考附图，本公开的优选实施例将在下文中描述。在下面的描述中，将省略众所周知的功能或配置的详细描述，以免以不必要的细节混淆本公开的主题。而且，本文中使用的术语将根据本实用新型的功能定义。因此，术语可能会根据用户或操作者的意向或用法而不同。因此，本文中使用的术语必须基于本文中所作的描述来理解。

一种基于计算机视觉技术的农业无人机系统，如图1所示，包括中央处理器100、及与中央处理器100连接的led白光源模块210和图像采集模块310。led白光源模块210用于输出白光源照射无人机周围环境中的目标物体。图像采集模块310用于获取目标物体的图像信息。中央处理器100通过计算机视觉运算获取目标物体的物理和/或化学属性，并对无人机输出相应的行动指令。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括与中央处理器100连接的第一伺服变位装置220。第一伺服变位装置220用于控制led白光源模块210输出白光时对外照射的方向。以便于图像采集模块310能够采集到无人机所处环境中各个目标物体的图像。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括矢量角度传感器320。矢量角度传感器320分别与中央处理器100和图像采集模块310连接。矢量角度传感器320用于获取图像采集模块310相对于无人机转动时的转角大小和转动方向。图像采集模块310还与第一伺服变位装置220连接。中央处理器100还用于根据矢量角度传感器320获取的图像采集模块310相对于无人机转动时的转角大小和转动方向，通过第一伺服变位装置220对图像采集模块310的图像采集方位进行修正。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括与中央处理器100连接的药液体积检测模块410和喷洒控制模块420。图像采集模块310还用于获取目标物体涉及的空间范围。药液体积检测模块410用于获取无人机药箱内的药液体积。喷洒控制模块420用于控制无人机喷洒药液的流量。中央处理器100还用于根据目标物体涉及的空间范围和药液体积检测模块410获取到的药液体积，生产药液喷洒的流量控制信号输出至喷洒控制模块420。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括第二伺服变位装置430、风速仪模块710和风向仪模块720。第二伺服变位装置430分别与中央处理器100和喷洒控制模块420连接。第二伺服变位装置430用于对喷洒控制模块420的喷洒方向进行调节。风速仪模块710用于获取无人机所处环境的空气流动速度，风向仪模块720用于获取无人机所处环境的空气流动方向，风速仪模块710和风向仪模块720与中央处理器100连接，以便中央处理器100连接根据无人机所处环境空气流动的速度信息和方向信息生成喷洒方向控制信号输出给第二伺服变位装置430对喷洒控制模块420的喷洒方向进行调节。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括与中央处理器100连接的超声波发射器510和音频接收器520。超声波发射器510用于发射超声波。音频接收器520用于接收超声波发射器510发射出的并经障碍物反射回来的超声波，以实现无人机在阴雨、大雾等天气情况的导航功能。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括与中央处理器100连接的第一通讯模块610和第二通讯模块620第一通讯模块610用于与互联网连接，以实现远程控制和数据维护。第二通讯模块620用于与同地区的其他无人机配对后实时通讯，以实现无人机之间互相学习的功能。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括激光导航雷达810和激光导航雷达数据处理模块820。激光导航雷达810通过激光导航雷达数据处理模块820与中央处理器100连接。激光导航雷达810设置有第一平面激光雷达模块811和第二平面激光雷达模块812。第一平面激光雷达模块811和第二平面激光雷达模块812分别与激光导航雷达数据处理模块820连接。第一平面激光雷达模块811扫描的方向与第二平面激光雷达模块812扫描的方向垂直，以使中央处理器100能够获取到无人机所处环境下的三维空间数据。激光导航雷达数据处理模块820用于对激光导航雷达810进行控制，并对第一平面激光雷达模块811和第二平面激光雷达模块812获取的数据进行第一级处理。中央处理器100还用于通过第一矢量角度传感器320获取的数据对图像采集模块310和激光导航雷达数据处理模块820输出的数据进行第二级数据处理，修正图像采集模块310因转动或晃动导致相对于激光导航雷达810的基准偏差，使得图像采集模块310获取的无人机所处环境图像中的各个目标物体方位与激光导航雷达810获取的各个目标物体方位相同。

在其中一个实施例中，如图1所示，还包括与中央处理器100连接的存储模块900。存储模块900存储有可被中央处理器100运行的控制程序和常见物体的属性信息，以及用于存储各功能模块运行时产生的信息。

在其中一个实施例中，还包括电池组模块(图中未画出和标示)。电池组模块与led白光源模块210、第一伺服变位装置220、第二伺服变位装置430和喷洒控制模块420连接，用于为这些功能模块供电。电池组模块还与中央处理器100连接，以对与中央处理器100连接的其他各功能模块供电。

上述提供的基于计算机视觉技术的农业无人机系统，通过设置与中央处理器100连接的led白光源模块210和图像采集模块310，利用led白光源模块210输出白光源照射无人机周围环境中的目标物体，并用图像采集模块310获取目标物体的图像信息，从而可以让中央处理器100通过计算机视觉运算获取目标物体的物理和/或化学属性，对无人机输出相应的行动指令。实现无人机晚上对农作物施药的需求，降低无人机晚上施药的错误率。此外，也拓展了农业无人机的使用范围。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。