一种基于5G通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法与流程

一种基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法
技术领域
1.本发明涉及种子计数技术领域，尤其涉及一种基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法。


背景技术：

2.农业科研院所及相关单位在选育良种和田间试验中，需要对种子进行计数统计。传统的种子计数多采用人工数粒，优点是实时性高，工具要求低等，而缺点是费时费力，且在数粒过程中容易出错，计数精度低，准确性不高；此外，还采用计数板数粒，计数板数粒时，会导致种子与孔洞之间进行挤压，损坏种子，影响种子的出芽率，存在重大缺陷；也有少数的机电一体化数粒设备，可以代替人工计数，但是存在着误差大、制造复杂、价格昂贵等问题，难以广泛地推广应用。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，能够克服传统人工计数效率低，准确性不高，计数板计数损坏种子以及机电一体化数粒设备存在的误差大、制造复杂、价格昂贵等问题，将5g通讯及图像识别处理技术更好的应用于种子计数领域，计数快捷准确，结构简单，操作简便，适用于多种作物种子。
4.为达到上述目的，本发明所采取的技术手段为：
5.一种基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，包括以下步骤：
6.s1:安装种子计数装置，种子计数装置包括振动摊平机构、图像采集模块、图像分析计数模块及具有一显示器的控制箱；将振动摊平机构固定连接在控制箱的顶端；图像采集模块包括可调节支架及照相机，图像采集模块通过可调节支架设置在控制箱上，图像采集模块的照相机位于振动摊平机构的上方；
7.振动摊平机构包括托盘、滑动支座、转轴、偏心轮、手柄及导向杆，导向杆竖直设置在控制箱的顶端，托盘为顶部敞口的盒装结构，托盘底部与滑动支座固定连接，滑动支座套设于导向杆外侧，并沿导向杆轴线方向滑动，导向杆的位于托盘与滑动支座之间的杆段上、以及导向杆的位于滑动支座与控制箱之间的杆段外侧均套设弹簧；手柄通过转轴与滑动支座转动连接，转轴水平设置且与滑动支座转动连接，偏心轮固定套设在转轴外侧；图像采集模块用于采集水稻种子样品的图片，图像采集模块通过5g通讯模块与图像分析计数模块通讯连接；
8.图像分析计数模块用于对图像采集模块采集的图片进行图像分析、计算并得出计数结果，图像分析计数模块分别通过5g通讯模块与图像采集模块和控制箱的显示器通讯连接；
9.显示器用于接收并显示图像分析计数模块分析得出的计数结果；
10.s2：取样，并将待测样品放入振动摊平机构的托盘内，通过振动摊平机构使待测样品摊铺均匀，确保没有重叠、粘连；
11.s3：通过可调节支架调整图像采集模块的位置，直至图像采集模块中的照相机的镜头位于振动摊平机构的托盘的正上方，且调整照相机的最佳高度确保拍摄的图片清晰且包含托盘内的全部待测样品，使用图像采集模块对托盘内摊铺平整的待测样品进行拍照，并获得图片；
12.s4：将步骤s2中获得的图片通过5g通讯模块传输至图像分析计数模块，图像分析计数模块用于接收图片，并对输入的图片进行图像分析处理生成计数结果；
13.s5：图像分析计数模块通过5g通讯模块将步骤s3的计数结果发送至显示器，显示器接收并显示计数结果；
14.进一步的，步骤s2中通过所述振动摊平机构使待测样品摊铺均匀的具体步骤为：转动手柄带动转轴及偏心轮同步转动，以此带动滑动支座在偏心轮及弹簧的作用下沿导向杆轴向上下滑动，振动并摊铺平整托盘内的待测样品。
15.进一步的，可调节支架的底端固定连接于控制箱的顶端，可调节支架的顶端固定连接照相机，照相机设置于托盘的正上方，照相机的镜头朝下。
16.进一步的，可调节支架包括支座、第一支架、第二支架和第三支架，沿第一支架、第二支架及第三支架长度方向开设多个连接孔，多个连接孔等间距排列，支座与第一支架的底端通过紧固螺栓固定连接，第一支架的另一端通过紧固螺栓与第二支架固定连接，第二支架通过紧固螺栓固定连接第三支架的一端，第三支架的另一端通过紧固螺栓固定连接照相机，第二支架通过改变与第一支架及第三支架之间的连接孔调整与第一支架及第三支架的相对位置。
17.进一步的，偏心轮数量为2个，两个偏心轮沿转轴的轴线方向排列，两个偏心轮分别位于滑动支座的两侧。
18.进一步的，导向杆数量为2个，两个导向杆沿滑动支座的长度方向排列。
19.进一步的，种子计数装置还包括存储器，存储器用于存储外部设备的图片。
20.进一步的，显示器上还包括指示灯单元，指示灯单元包括：电源指示灯，用于指示电源接入与否；运行指示灯，用于指示设备运行与否；5g通讯指示灯，用于指示5g通讯模块运行与否。
21.进一步的，显示器上还包括多个用于控制种子计数装置的操作按钮，操作按钮包括：启动按钮，用于启动种子计数装置；停止按钮，用于停止种子计数装置；复位按钮，用于种子计数装置的复位；急停按钮，用于种子计数装置的紧急停止。
22.本发明的有益效果为：
23.本发明的基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，实现了种子作物的快速计数，种子计数装置中的振动摊平机构将待测种子作物振动摊平均匀无重叠和粘连现象，同时，将5g通讯技术及图像识别处理技术引入到种子的计数方法中，5g通讯模块用于实时及远程数据传输，图像分析计数模块对图片信息进行分析处理并计算得出计数结果，具有准确度高、检测效率高、结构简单、成本低、易于操作等优点，方便实际应用，适宜广泛推广。
附图说明
24.图1是本发明的基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法流程示意图；
25.图2是本发明的图像采集与处理框图；
26.图3是本发明的种子计数装置的立体结构示意图；
27.图4是本发明的种子计数装置的左视图；
28.图5是本发明的种子计数装置的主视图；
29.图6是本发明的滑动支座的立体结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1：振动摊平机构；11：托盘；12：支撑杆；13：滑动支座；131：穿孔；132：贯孔；14：转轴；15：偏心轮；16：手柄；17：底座；18：弹簧；19导向杆；2：图像采集模块；21：支座；22：第一支架；23：第二支架；24：第三支架；25：照相机；26：紧固螺栓；3：控制箱；30：显示器；31：显示屏；32：操作按钮；33：电源指示灯；34：运行指示灯；35：5g通讯指示灯；4：图像分析计数模块；5：5g通讯模块；6：存储器。
具体实施方式
32.为了更加清楚阐述本发明的技术内容，下面结合附图和具体实施例予以详细说明。如图1～图6所示，一种基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，包括以下步骤：
33.s1:安装种子计数装置，种子计数装置包括振动摊平机构1、图像采集模块2、图像分析计数模块4、5g通讯模块5及具有一显示器30的控制箱3，将振动摊平机构1固定连接在控制箱3的顶端；图像采集模块2包括可调节支架及照相机25，本发明中的照相机25可以使用市面上销售的照相机，也可以安装专用的照相机，本发明的实施例对照相机的品牌、型号、参数等不做具体限制。图像采集模块2通过可调节支架设置在控制箱3上，图像采集模块2的照相机25位于振动摊平机构1的上方。控制箱3用于控制操作种子计数装置，图像分析计数模块4及5g通讯模块5设置在控制箱3内部，控制箱3顶部固定连接振动摊平机构1及图像采集模块2，振动摊平机构1与图像采集模块2沿控制箱3长度方向排列，控制箱3的前侧设有显示器30。
34.振动摊平机构1包括托盘11、滑动支座13、转轴14、偏心轮15、手柄16及导向杆19，导向杆19竖直设置在控制箱3的顶端，托盘11为顶部敞口的盒装结构，托盘11底部与滑动支座13固定连接，滑动支座13套设于导向杆19外侧，并沿导向杆19轴线方向滑动，导向杆19的位于托盘11与滑动支座13之间的杆段上、以及导向杆19的位于滑动支座13与控制箱3之间的杆段外侧均套设弹簧18，弹簧18同轴套设于导向19杆外侧转轴14的一端固定连接手柄16，手柄16通过转轴14与滑动支座13转动连接，滑动支座13宽度方向贯穿转轴14，转轴14水平设置且转轴14与滑动支座13转动连接，转轴14外侧固定套设偏心轮15；图像采集模块2用于采集水稻种子样品的图片，图像采集模块2通过5g通讯模块5与图像分析计数模块4通讯连接；图像分析计数模块4用于对图像采集模块2采集的图片进行图像分析、计算并得出计数结果，图像分析计数模块4通过5g通讯模块5分别与图像采集模块2和控制箱3的显示器30通讯连接；显示器30用于接收并显示图像分析计数模块4分析得出的计数结果，显示器30通过5g通讯模块5与图像分析计数模块4通讯连接；5g通讯模块5用于连接图像采集模块2、图像分析计数模块4及显示器30并进行5g通讯。其中，5g通信模块采用nsa、sa双模5g组网，能提供低时延通讯服务。
35.s2：取样，并将待测样品放入振动摊平机构1的托盘11内，通过振动摊平机构1使待测样品摊铺均匀，振动摊平机构1包括托盘11、滑动支座13、转轴14、偏心轮15、手柄16及导向杆19。转动手柄16带动转轴14和偏心轮15同步转动，以此带动滑动支座13在偏心轮15及弹簧18的作用下沿导向杆19轴向上下滑动，使得滑动支座13带动托盘11沿导向杆19轴线上下滑动，偏心轮15转动产生振动，将托盘11内的待测样品上下振动，通过振动摊平机构1使待测样品摊铺均匀，确保没有重叠、粘连；
36.s3：通过可调节支架调整图像采集模块2的位置，直至图像采集模块2中的照相机25的镜头位于振动摊平机构1的托盘11的正上方，且调整照相机25的最佳高度确保拍摄的图片清晰且包含托盘11内的全部待测样品，通过调整图像采集模块2中的调节支架，对第二支架23和第三支架24的位置进行调节，调整照相机25到适宜的位置，确保拍摄的图片清晰，且托盘11中的全部待测样品均出现在图片中，图片中的待测样品边界分割清晰可见，为后续图片分析做准备，用紧固螺栓26对其进行固定连接，并使用照相机25对托盘11内摊铺平整的待测样品进行拍照，获得图片；
37.s4：将步骤s3中获得的图片通过5g通讯模块5传输至图像分析计数模块4，图像分析计数模块4用于接收图片，并对输入的图片进行图像分析处理生成计数结果，本发明中的图像分析计数模块4所使用的算法可以包括梯度法、roberts梯度法、sobel算法、laplace算法、canny算法等算法中的任何一种；
38.s5：图像分析计数模块4通过5g通讯模块5将步骤s3的计数结果发送至显示器30，显示器30接收计数结果并通过显示屏31显示计数结果。
39.振动摊平机构1用于对放置于托盘11中的待测样品进行振动并摊平，使待测样品摊铺平整均匀，没有重叠和粘连，为后续的图片分析与计数提供便利。托盘11为顶部敞口的盒装结构，托盘11的形状可为但不限于圆形。托盘11底部固定连接滑动支座13，托盘11和滑动支座13之间连接支撑杆12，支撑杆12为两个，设于滑动支座13宽度方向的中心线上，且沿滑动支座13长度方向排列，关于滑动支座13中心线对称设置。
40.滑动支座13为长方体结构，滑动支座13沿高度方向设置用于穿过导向杆19的两个穿孔131，穿孔131贯穿滑动支座13，穿孔131位于滑动支座13宽度方向的中心线上，且沿滑动支座13的长度方向排列，关于滑动支座13的中心线对称。滑动支座13长度方向的中心处开设用于穿过转轴14的贯孔132，贯孔132沿滑动支座13的宽度方向延伸且贯穿滑动支座13。滑动支座13的上表面中部具有凸起部，凸起部用于增强贯孔132开孔处的强度。穿孔131的内径等于或大于导向杆19的外径，贯孔132的内径大于或等于转轴14的外径。
41.导向杆19竖直设置于托盘11的下方，滑动支座13套设于导向杆19外侧，并沿导向杆19轴线方向上下滑动。导向杆19的数量为2个，两个导向杆19沿滑动支座13的长度方向排列，导向杆19的位置与滑动支座13穿孔131的位置相适配。导向杆19的顶端设有止挡部，止挡部用于限制及止挡弹簧18，止挡部的直径大于弹簧18的外径。导向杆19的底端固定连接底座17，底座17的底端固定连接在控制箱3的顶端。
42.弹簧18同轴套设于导向杆19外侧，弹簧18分别设置于滑动支座13的上下两侧，即导向杆19的位于托盘11与滑动支座13之间的杆段上、以及导向杆19的位于滑动支座13与控制箱3之间的杆段外侧均套设弹簧18。弹簧18的数量为4个，4个弹簧18均同轴套设于导向杆19的外侧，其中，两个弹簧18置于滑动支座13的上方，另外两个弹簧18置于滑动支座13的下
方，弹簧18分别与滑动支座13的上表面和下表面抵接。
43.滑动支座13宽度方向贯穿转轴14，转轴14穿过滑动支座13的贯孔132，转轴14水平设置且与滑动支座13转动连接。转轴14的外侧固定连接偏心轮15，偏心轮15数量为2个，两个偏心轮15沿转轴14的轴线方向排列，且两个偏心轮15分别位于滑动支座13的两侧。转轴14的一端固定连接手柄16，转动手柄16用于带动转轴14和偏心轮15转动，并带动滑动支座13沿着导向杆19的轴线上下滑动，滑动支座13带动托盘11内的种子上下振动，以此使得托盘11内的种子摊平均匀平整。
44.可调节支架的底端固定连接于控制箱3的顶端，可调节支架的顶端固定连接照相机25，照相机25设置于托盘11的正上方，照相机25的镜头朝下，照相机25的视野范围覆盖托盘11上放置待测物品的区域。可调节支架包括支座21、第一支架22、第二支架23和第三支架24，沿第一支架22、第二支架22及第三支架24长度方向开设多个连接孔，多个连接孔等间距排列，支座21与第一支架22的底端通过紧固螺栓26固定连接，第一支架22的另一端通过紧固螺栓26固定连接第二支架23，第二支架23通过紧固螺栓26固定连接第三支架24的一端，第三支架24的另一端通过紧固螺栓26固定连接照相机25，第二支架23通过改变与第一支架22及第三支架24之间的连接孔调整与第一支架22及第三支架24的相对位置。支座21、第一支架22、第二支架23和第三支架24之间的连接均采用同一种紧固螺栓26，提高了使用的通用性和便捷性。第一支架22、第二支架23和第三支架24均沿轴线方向等间距开设有连接孔，通过变换第一支架22和第二支架23之间对应的连接孔的位置，使用紧固螺栓26穿过相应连接孔，以此调整第一支架22和第二支架23的相对位置关系，实现第二支架23的位置可调。同理，通过变换第二支架23和第三支架24之间对应的连接孔的位置，使用紧固螺栓26穿过相应的连接孔，以此调整第二支架23和第三支架24之间的相对位置关系，实现第三支架24的位置可调。通过调整第二支架23和第三支架24的位置，使得照相机25的位置可以进行调整至最佳位置，用于拍摄质量更高的图片。
45.种子计数装置还包括存储器6，存储器6用于存储外部设备的图片，存储器6设置于控制箱3的内部。本发明的存储器可以为emmc，emmc可以提供标准接口并管理闪存，还带有快闪存储器设备，具有快速、可升级的性能，尺寸小，成本低。存储器6通过5g通讯模块5将外部设备输入的图片发送至图像分析计数模块4的输入端，图像分析计数模块4对输入的图片进行分析处理后，将计数结果通过5g通讯模块5传输至显示器30，并显示计数结果。此外，计数结果也通过5g通讯模块5传输至外部设备，方便实时监测计数结果。
46.5g通讯模块5用于图像采集模块2、图像分析计数模块4和显示器30之间的图片及数据的传输，同时5g通讯模块5的设置也可以接受外部设备的图片，还可以将计数结果发送至其他外部设备上，实现实时监测计数结果。
47.显示器30上设有显示屏31、指示灯单元及操作按钮32，显示屏31用于显示计数结果；指示灯单元包括：电源指示灯33，用于指示电源接入与否；运行指示灯34，用于指示设备运行与否；5g通讯指示灯35，用于指示5g通讯模块5运行与否。操作按钮32有多个，操作按钮32用于操作种子计数装置，操作按钮32包括启动、停止、复位及急停。启动按钮，用于启动种子计数装置；停止按钮，用于停止种子计数装置；复位按钮，用于种子计数装置的复位；急停按钮，用于种子计数装置的紧急停止。
48.本发明的基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，使用了一种种子计数
装置，对水稻种子进行计数时，首先将待测的种子放置于振动摊平机构1的托盘11中，操作者转动手柄16，手柄16带动转轴14和偏心轮15转动，偏心轮15转动产生不平衡的离心力并带动滑动支座13沿着导向杆19上下运动，当偏心轮15远离转轴14的一端转到向上时，离心力带动滑动支座13向上滑动，当偏心轮15远离转轴14的一端转至向下时，重力和离心力一起带动滑动支座13向下滑动，如此，滑动支座13带动托盘11里的待测样品上下振动，使得托盘11中的待测样品摊铺均匀平整，直到无重叠、粘连现象；其次，图片采集模块中的照相机25对托盘11中的待测样品进行拍照，获取图片，并通过5g通讯模块5将图片发送至图像分析计数模块4；图像分析计数模块4对图片进行分析处理并计算得出计数结果并通过5g通讯模块5将计数结果发送至显示器30；显示器30接收计数结果并通过显示屏31显示出来。
49.本发明的基于5g通讯及图像识别处理的水稻种子计数方法，实现了种子作物的快速计数，种子计数装置中的振动摊平机构将待测种子作物振动摊平均匀无重叠和粘连现象，同时，将5g通讯技术及图像识别处理技术引入到种子的计数方法中，5g通讯模块用于实时及远程数据传输，图像分析计数模块对图片信息进行分析处理并计算得出计数结果，具有准确度高、检测效率高、结构简单、成本低、易于操作等优点，方便实际应用，适宜广泛推广。
50.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。