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基于体感运动传感器变量喷雾系统设计


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目录
第一章绪论 1
1.1研究目的及意义 1
1.2 Kinect简介 2
1.3新型农业对变量喷雾的需要及相关研究 3
1.4喷雾器的发展 5
1.5本章小结 7
第二章材料与方法 8
2.1数据采集 8
2.1.1配置开发环境 8
2.1.2利用Kinect获取植株的颜色信息 11
2.2算法设计 16
2.3流量控制 17
2.4喷雾模型优化流量计算 17
2.5本章小结 19
第三章实验与分析 20
3.1系统响应时间校准 20
3.2流量传感器的校准 21
3.3喷雾实验 22
3.4本章小结 23
第四章结果与讨论 24
4.1响应时间校准结果 24
4.2喷雾均匀覆盖 24
4.3实验结论 25
第五章总结与展望 26
5.1 总结 26
5.2 展望未来 26
致谢 28
参考文献 29



摘要随着现代科技的不断进步，农业的发展也逐步走向现代化，变量喷雾也成为现如今农业生产的一个重要课题。在农业生产过程中，农药的不当使用会造成大量的环境污染。果树、苗木及花卉等植株在成长过程中外形结构逐渐变大，季节变更时枝叶密度明显变化，种植期需多次喷雾施药。在此过程中如采用传统的喷药技术无法实现均匀适量喷雾，而且会造成农药的大量浪费和严重的环境污染问题。为了实现这一目标，设计一种基于Kinect体感运动传感器的变量喷雾系统，使用Kinect传感器测量植株目标的有无、大小、形状，通过特征提取的方法识别植株密度等特征，由变流量控制器实现对植株目标进行适量、均匀、精确对靶的变量喷雾。
本文首先介绍了Kinect的配置环境，设计一种算法实现通过Kinect体感传感器扫描植株并计算植株的叶面密度。使用Kinect传感器来对目标进行三维重建，检测目标上各个点的深度值，并利用深度图像数据检测目标的颜色以及3D信息。通过建立喷雾模型实现流量控制并进行优化。接下来基于对算法的设计以及流量优化进行实验。在实验之前我们需要对系统的响应时间以及所使用的流量传感器进行校准。这个实验主要是为了检验变量喷雾的实际效果，而实验的实际效果直接影响了变量喷雾系统设计的成功与否。实验表明，变流量喷雾系统的设计是可实现的。


关键词：Kinect；变量喷雾；植物目标特征；变流量控制器