【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雾滴沉积检测，尤其涉及雾滴沉积面积检测方法、装置及其矫正装置。
技术介绍
1、在精准施药领域，雾滴沉积特性检测是评价喷雾作业质量的重要技术手段，也是当前精准施药技术的研究热点之一。目前较为普遍的雾滴沉积特性检测方法包括传感器检测法、示踪剂分析法和图像处理法。
2、传感器检测法虽然可以实时获取雾滴沉积数据，但是容易受到环境因素的影响，导致获取数据和真实值误差较大，目前仍在研究改进，并未广泛投入使用，检测参数单一，一般只能检测沉积量，无法直接检测叶片上的雾滴沉积信息。
3、示踪剂分析法需要对染色示踪剂或荧光示踪剂的吸光度或荧光强度进行测量，得到沉积量检测公式，对沉积载体上的雾滴进行洗脱和测量，将测量到的吸光度或荧光强度代入沉积量检测公式中，得到该沉积载体上的雾滴沉积量。每次实验都需要用到上述步骤，过程繁琐，且需要专门的仪器检测。
4、图像处理法主要是基于相机拍摄雾滴沉积的图像信息进行处理，获取沉积面积、沉积覆盖率、沉积密度、雾滴粒径等参数，现有的基于相机的雾滴沉积检测方法主要包括：基于rgb相机的染色剂溶液雾滴沉积图像的检测、基于高光谱相机的染色剂溶液雾滴沉积图像的检测、基于高光谱相机的雾滴光谱反射强度的检测等；目前基于rgb相机或高光谱相机的染色剂溶液雾滴沉积图像的检测技术已经比较成熟并得到广泛运用，但是需要依靠染色剂或荧光剂来辅助检测雾滴沉积图像信息；而基于高光谱相机的透明雾滴或非反差色雾滴的沉积检测技术还很薄弱，有学者通过检测雾滴的光谱反射强度来推算雾滴的沉积量，但是由于雾滴图
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种雾滴沉积面积检测方法，以解决现有技术中对检测叶面雾滴沉积量和沉积覆盖率等参数的局限性，提高雾滴沉积检测的效率。本专利技术结合相对技术成熟的基于rgb相机的染色剂溶液雾滴沉积图像的检测技术和相对技术薄弱的基于高光谱相机的透明或非反差色溶液雾滴沉积图像检测技术，建立矫正模型，可以直接用高光谱相机拍摄水滴(或其他待测溶液雾滴)图像获取雾滴沉积面积，再代入矫正模型得到准确的沉积面积值。
2、为了实现本专利技术的目的，本专利技术公开了一种基于高光谱相机的叶面雾滴沉积覆盖率检测方法，包括如下步骤：
3、s1、直接以水为喷施溶液，采用喷施设备对植物叶片进行喷施，使雾滴沉积在靶标叶片上；
4、s2、将带有沉积雾滴的靶标叶片放到基于高光谱相机的叶面雾滴沉积覆盖率检测装置中样品平台的中心位置，样品平台放置在球积分光源的正下方，开启球积分光源的电源，灯珠发射的光线经过漫反射板的反射均匀地照射在位于样品平台中心的叶片上，形成无影照射；
5、s3、通过上位机的图像采集软件和数据线控制高光谱相机拍摄叶面雾滴沉积的高光谱图像，并保存至数据采集卡中；
6、s4、对采集到的高光谱图像进行叶面雾滴沉积覆盖率计算，
7、s41、对原始的高光谱图像进行预处理操作，得到雾滴特征明显的伪rgb图像，
8、s42、进行rgb图像的预处理操作，得到雾滴边界明显的二值化图像，
9、s43、判别是否存在粘连雾滴，若存在，则提取粘连雾滴并分割，
10、若不存在，则对非粘连雾滴图像进行雾滴沉积面积s1和除雾滴外叶片面积s3的计算，将s1代入叶面雾滴沉积面积校正模型中得到校正后的雾滴沉积面积s2，则叶片的总像素点数记为s2+s3，叶面雾滴沉积覆盖率c为：
11、
12、叶面雾滴沉积面积校正模型构建方法，包括：
13、s431、开启光源，通过上位机的计算机控制系统控制移动平台移动到暗箱框架内的两个球积分圆顶光源的正下方，打开两个球积分圆顶光源，灯珠发射的光线经过漫反射板的反射均匀地照射在位于样品平台上，形成两个无影照射区域，分别将两个叶片放置在无影照射区域的中心位置；
14、s432、注射液滴：准备两个器皿分别放置水和配置好的诱惑红溶液，将水放置于注射器固定架左边针管孔的正下方，同时将诱惑红溶液放置于注射器固定架右边针管孔的正下方，在注射器固定架上左右两边的针管孔中分别放入同等数量但可以是不同位置的微量注射器，调节第二旋钮，使微量注射器的针管口浸入水和诱惑红溶液中，调节第一旋钮，使得拉伸钩挂置在微量注射器的注射按压板下方，调节第一旋钮使得第一固定支架向上移动，即微量注射器吸入一定体积的液体，液体体积不超过1μl，将第一旋钮和第二旋钮均向上调节，移走两个器皿，通过上位机的计算机控制系统驱动电机控制移动平台向右移动，使得两个叶片的位置处于注射器固定架两边针管孔的正下方，调节第一旋钮，使得压力板向下移动，按压微量注射器注射一定量的液滴，使得液滴滴落在叶片上；
15、s433、相机成像：通过上位机的计算机控制系统驱动电机控制移动平台向左移动，使得两个叶片的位置重新位于两个无影照射区域的中心位置，通过上位机的图像采集软件控制高光谱相机和rgb相机分别拍摄对应叶面雾滴沉积的高光谱图像和rgb图像，并保存至对应的文件夹中；
16、s434、数据采集1：相机成像完成后，再次通过上位机的计算机控制系统驱动电机控制移动平台向右移动，回到步骤s432中所液滴注射的位置，注射不同体积大小的液滴，可以适当移动叶片的位置或样品平台的左右位置，使得液滴沉积在叶片上已存在液滴以外的位置，然后再次重复步骤s432～s433，上述步骤重复10～20次；
17、s435、数据采集2：更换叶片、微量注射器数量和位置，其中，注射器固定架两边的针管孔内的微量注射器数量要保持一致，以保证左右两边雾滴的体积大小是一致的，分别将两个叶片放置在样品平台上无影照射区域的中心位置，重复步骤s432～s434；
18、s436、图像处理：上位机将高光谱相机和rgb相机拍摄的图像分别对应打包为两个文件，再进行相应的处理计算叶面雾滴沉积面积；对于高光谱叶面雾滴沉积图像，先进行光谱图像预处理得到雾滴特征明显的伪rgb图像，再对rgb图像预处理得到雾滴边界明显的分割图像，然后判别是否存在粘连雾滴，若存在则提取粘连雾滴并分割，否则对非粘连雾滴图像进行雾滴沉积面积a1计算；对于rgb叶面雾滴沉积图像，先对rgb图像预处理得到雾滴边界明显的分割图像，然后判别是否存在粘连雾滴，若存在则提取粘连雾滴并分割，否则对非粘连雾滴图像进行雾滴沉积面积a2计算；最后将高光谱图像雾滴沉积面积a1和rgb图像雾滴沉积面积a2对应打包成一个数据文件；
19、s437、模型建立：采用最小二乘法方法建立高光谱图像雾滴沉积面积a1和rgb图像雾滴沉积面积a2的关系回归模型。
20、本专利技术还公开了一种基于高光谱相机的叶面雾滴沉积面积校正模型的构建装置，包括雾滴注射单元、测量单元、控制单元：
21、所述雾滴注射单元包括拉伸钩、压力板、注射器固定架、微量注射器、升降杠杆、第一固定支架、第二固定支架、第一升降旋钮、第二升降旋钮；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种雾滴沉积面积矫正装置，用于构建矫正模型，其特征在于，包括雾滴注射单元、测量单元、控制单元；
2.根据权利要求1所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述上板(111)和下板(113)上对应设置有若干用于安装所述注射器(12)的针管孔(18)，以多排多列的形式均匀分布在左右两侧，所述针管孔(18)左右两侧阵列总体的中心点的间距与所述高光谱相机(3)和RGB相机(8)镜头的中心点的间距相等。
3.根据权利要求2所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述注射器(12)的最小度量单位为0.1μL，量程为0.1-5μL。
4.根据权利要求3所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述球积分圆顶光源(4)包括漫反射板(25)和灯珠(26)，所述灯珠(26)发射的光线通过所述漫反射板(25)的反射，形成无影照射区域，所述漫反射板(25)上开设有中央孔洞(24)，所述中央孔洞(24)的中心对准相机镜头的中心位置。
5.一种矫正模型构建方法，其特征在于，所述方法基于权利要求4所述的雾滴沉积面积矫正装置，包括以下步骤：
6.根据
7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，所述对两个叶片注射不同材料液滴，使液体沉积在叶片上，得到对应沉积区域，包括：
8.一种雾滴沉积面积检测方法，用于计算雾滴沉积覆盖率，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种雾滴沉积面积检测装置，其特征在于，所述装置用于执行如权利要求8所述方法，所述装置包括：高光谱相机(3)、球积分圆顶光源(4)、上位机(1)；所述球积分圆顶光源(4)设置于高光谱相机(3)的正下方，所述高光谱相机(3)与上位机(1)相连。
...【技术特征摘要】
1.一种雾滴沉积面积矫正装置，用于构建矫正模型，其特征在于，包括雾滴注射单元、测量单元、控制单元；
2.根据权利要求1所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述上板(111)和下板(113)上对应设置有若干用于安装所述注射器(12)的针管孔(18)，以多排多列的形式均匀分布在左右两侧，所述针管孔(18)左右两侧阵列总体的中心点的间距与所述高光谱相机(3)和rgb相机(8)镜头的中心点的间距相等。
3.根据权利要求2所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述注射器(12)的最小度量单位为0.1μl，量程为0.1-5μl。
4.根据权利要求3所述的雾滴沉积面积矫正装置，其特征在于，所述球积分圆顶光源(4)包括漫反射板(25)和灯珠(26)，所述灯珠(26)发射的光线通过所述漫反射板(25)的反射，形成无影照射区域，所述漫反射板(25)上开设有中央...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛秀云，朱佳妮，黄诚乐，李震，吕石磊，宋淑然，代秋芳，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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