系統(tǒng)組成

• 無人機平臺：作為整個系統(tǒng)的載體，負責在空中飛行并搭載相關設備。一般需要具備良好的飛行性能、穩(wěn)定性和載重能力，以適應不同的農田環(huán)境和作業(yè)需求。
• 視覺識別系統(tǒng)：由攝像頭、圖像采集卡、處理器等組成，攝像頭負責采集農田和作物的圖像信息，圖像采集卡將模擬信號轉換為數(shù)字信號，處理器則對圖像進行分析和處理，識別出作物的特征、病蟲害情況、雜草分布等。
• 農藥噴灑系統(tǒng)：包括藥箱、噴頭、泵、閥門等部件，用于儲存和噴灑農藥。根據(jù)視覺識別系統(tǒng)的分析結果，可實現(xiàn)精準的變量噴灑，提高農藥的利用率，減少浪費和環(huán)境污染。
• 控制系統(tǒng)：是整個系統(tǒng)的核心控制單元，負責協(xié)調無人機的飛行、視覺識別和農藥噴灑等操作。它接收視覺識別系統(tǒng)的信息，根據(jù)預設的規(guī)則和算法，制定飛行路徑和噴灑策略，并控制無人機和農藥噴灑系統(tǒng)的執(zhí)行機構進行相應的動作 。
• 數(shù)據(jù)傳輸與存儲系統(tǒng)：用于將無人機采集到的圖像數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婵刂普净蛟贫朔掌?，并進行存儲和管理。方便用戶隨時查看和分析數(shù)據(jù)，為后續(xù)的決策提供依據(jù)。

工作原理

• 圖像采集：無人機在農田上方按照預設的航線飛行，視覺識別系統(tǒng)中的攝像頭實時采集農田和作物的圖像信息，獲取農作物的生長狀況、病蟲害跡象、雜草分布等原始數(shù)據(jù)。
• 圖像預處理：對采集到的圖像進行預處理，包括校正光照、消除噪聲、增強對比度等操作，提高圖像的質量和清晰度，以便后續(xù)的特征提取和分析。
• 目標識別與分析：利用機器學習、深度學習等算法，對預處理后的圖像進行目標識別和分析，識別出作物、病蟲害、雜草等目標物體，并提取其特征信息，如顏色、紋理、形狀、大小等。同時，還可以分析作物的生長階段、健康狀況、密度等參數(shù)，為農藥噴灑決策提供依據(jù)。
• 決策制定：根據(jù)目標識別與分析的結果，控制系統(tǒng)制定相應的農藥噴灑決策，包括是否噴灑、噴灑的劑量、噴灑的范圍等。例如，當識別到作物存在病蟲害時，系統(tǒng)會根據(jù)病蟲害的類型和嚴重程度，確定噴灑的農藥種類和劑量，并控制無人機在病蟲害區(qū)域進行精準噴灑。
• 農藥噴灑：農藥噴灑系統(tǒng)根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，精確地將農藥噴灑到目標區(qū)域。通過調節(jié)噴頭的流量、噴霧角度和飛行速度等參數(shù)，實現(xiàn)變量噴灑，確保農藥均勻地覆蓋在作物表面，提高防治效果，同時減少農藥的浪費和對環(huán)境的污染。

優(yōu)勢

• 提高農藥噴灑精準度：能夠準確識別作物和病蟲害的位置、范圍，實現(xiàn)精準施藥，避免了傳統(tǒng)噴灑方式中對非目標區(qū)域的無效噴灑，提高了農藥的利用率，降低了農藥使用量和成本，同時也減輕了環(huán)境污染。
• 提升病蟲害防治效果：及時發(fā)現(xiàn)病蟲害的早期跡象，有助于在病蟲害發(fā)生初期進行干預和防治，提高防治效果，減少病蟲害對作物的損害，保障農作物的產(chǎn)量和質量。
• 提高作業(yè)效率：無人機的快速飛行和自動化作業(yè)能力，大大提高了農藥噴灑的效率，能夠在短時間內完成大面積農田的噴灑任務，尤其適用于大規(guī)模農業(yè)生產(chǎn)。同時，減少了人工操作的勞動強度和時間成本。
• 保障作業(yè)安全：配備視覺避障系統(tǒng)的無人機能夠感知周圍環(huán)境中的障礙物，如電線桿、樹木、建筑物等，及時自動懸?；蛞?guī)避，降低了碰撞風險，提高了作業(yè)的安全性，減少了因操作失誤導致的設備損壞和人員傷亡事故。
• 數(shù)據(jù)支持決策：系統(tǒng)采集和存儲的大量圖像數(shù)據(jù)和作業(yè)數(shù)據(jù)，為農業(yè)生產(chǎn)提供了豐富的信息資源。通過對這些數(shù)據(jù)的分析和挖掘，可以了解農田的生態(tài)環(huán)境、作物生長趨勢、病蟲害發(fā)生規(guī)律等，為農業(yè)生產(chǎn)的精準管理和決策提供科學依據(jù)，有助于制定更加合理的種植計劃、病蟲害防治方案和農藥使用策略。

應用案例

• 極飛科技的 “天目” 系統(tǒng)：融合了雙目避障和地形視覺模塊，可應用于極飛 P202017 款植保無人機上。其中雙目避障模塊基于視差原理，能感知水平 65°、距離 30 米范圍內的物體，及時發(fā)現(xiàn)農田中的障礙物并自動規(guī)避；地形視覺模塊則讓無人機在磁場干擾或丟失 GPS 信號的情況下，仍能精準懸停和繼續(xù)執(zhí)行航線飛行，此外還采用 “風簾阻斷技術” 保證鏡頭清潔，具備夜視能力，可在夜間正常作業(yè)。

• 基于機器視覺的無人機釋迦果病蟲害識別系統(tǒng)：無人機上的視覺識別系統(tǒng)采集釋迦果植株圖像，經(jīng)圖像增強、分割、特征提取等處理后，與預設的病蟲害數(shù)據(jù)庫對比，識別出病蟲害類型，進而選擇對應的藥液進行精準噴灑，提高了釋迦果的病蟲害防治效果，降低了農業(yè)成本。