一種農田圖像采集系統技術方案

本發明專利技術公開了一種農田圖像采集系統，包括輸入接口、濾波器、解碼器、運算放大器、同步分離模塊和圖像處理模塊，輸入接口分別連接濾波器和解碼器，濾波器還分別連接解碼器、運算放大器和同步分離模塊，運算放大器還連接A/D轉換模塊，A/D轉換模塊還分別連接晶振和CPLD模塊，CPLD模塊還分別連接同步分離模塊、晶振和圖像處理模塊，圖像處理模塊還連接輸出接口。本發明專利技術采用DSP的片上ADC實現圖像采集，不需要專業的視頻解碼芯片，具有電路簡單、成本低、易于維護和升級的特點，更重要的是其可以適應不同標準圖像信號的采集，用DSP和CPLD搭建數據采集系統時，不必外接專業的圖像采集芯片，避免了復雜的硬件設計，同時提供了足夠的處理能力。

Farmland image acquisition system

The present invention discloses a farmland image acquisition system, including input interface, filter, decoder, operational amplifier, synchronous separation module and image processing module, the input interface is respectively connected with the filter and the filter are respectively connected with the decoder, decoder, operational amplifier and a synchronous separation module, the operational amplifier is connected with the A/D conversion module, A/D conversion module respectively. Connect the crystal and the CPLD module, the CPLD module is respectively connected with a synchronous separation module, crystal oscillator and image processing module, image processing module is connected with the output interface. The invention adopts the DSP chip ADC to realize image acquisition, video decoding chip does not need professional, has the characteristics of simple circuit, low cost, easy to maintain and upgrade, more important is that it can adapt to different standard image signal acquisition, build a data acquisition system with DSP and CPLD, without external image acquisition chip professional, avoiding complicated hardware design, while providing sufficient capacity.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種采集系統，具體是一種農田圖像采集系統。
技術介紹
隨著嵌入式系統、網絡和圖像信息技術的發展，以嵌入式技術為核心和以網絡形式傳輸的田間圖像采集系統已成為研究熱點。其中，嵌入式系統具有功耗低、體積小、集成接口豐富等優點，同時采用網絡傳輸具有安裝方便、組網和擴展靈活的優點。我國農業的特點是智能化程度不高、地域分散、環境多變，提高農業的總體控制能力和管理水平對保護農業資源，保證國家的糧食供應，以及農作物防災等方面具有重要意義。加強農業信息化建設是提高農業總體控制能力和管理水平的核心要求。隨著國家在農業上的投入逐年增加，我國農業信息技術的發展在近些年取得了顯著的成果。通過先進的信息采集設備對分散各地的農業生產現場進行狀態監控，實時掌握現場農作物的生長狀況，獲得了大量農業生產的第一手資料，為保障我國農業生產持續發展做出了重要貢獻。近年來氣候干旱、病蟲害加劇以及勞動力資源短缺等因素對我國農業的影響越來越明顯，農田精細化管理水平亟待提高。設計一個農田圖像的遠程采集系統非常必要。農田圖像采集器綜合計算機、網絡、傳感器技術，完成農田生長期圖像的采集與傳輸。管理者依據采集到的圖像，對農田作物的生長狀況、病蟲害情況、土壤濕度、土壤肥力等信息進行分析，便于及時采取合理的措施，保證作物的正常生長。與此同時，農業生產對勞動力的需求量也得以降低。農業生產現場存在的灰塵、濕度以及光照等惡劣因素，嚴重影響安裝在農業作業現場的 PC 機、工控機等信息化設備的正常工作；同時傳統的PC機或者工控機等農田作物數據采集設備體積大、功耗高、價格相對比較昂貴，不適合野外作業。基于嵌入式系統的數據采集設備以體積小、成本低、穩定性好、性能高等優點在農業現場信息采集應用中獲得了大量選用。本課題是在了解了國內圖像采集器現狀的基礎上，綜合運用信息領域的先進技術和方法，設計一套農作物數據的實時監測與采集系統，實現高可靠性、高性價比的農田圖像采集器，對于提高農業生產效率，提高我國農業智能化水平，具有重要的理論和應用價值。（二）國內外研究現狀及分析發達國家農業信息化發展較早，技術比較發達，農業信息采集技術的發展主要經歷了封閉式的自成信息采集系統和網絡型的數據采集系統兩個階段（1）封閉式的自成信息采集系統，利用數據采集器貯存采集到的數據,需要時將數據導出，信息交換較為麻煩，不利于信息共享。（2）網絡型的數據采集系統。該方式通過有線或無線網絡將采集的田間數據進行傳輸，實現數據共享和信息反饋，從而能夠動態了解作物環境信息并對作物長勢進行預測。封閉式的自成信息采集系統實踐起步相對較早，技術和理論相對成熟，已經形成較為成熟的體系，并且已經產生了一批商品化的軟硬件產品。例如，Trimble 公司推出的 Ag 系列產品，Ag70、Ag160、Ag170、Ag GPS EZ-Map 為幾種不同價位、不同技術水平的 GPS 數據采集系統。Ag70 僅有一個兩行，每行 16 字符的 LCD 顯示，不具備實時圖形處理功能；Ag160 具備數據采集、田間繪圖、預定義模式的導航及指導土壤采樣的功能；Ag170 主要安裝在農業機械上；Ag GPS EZ-Map 實際上就是將原有 Ag160軟件系統運行在掌上電腦上。美國的COMPBELL公司開發出基于單片機的CR系列田間數據采集器，但基于單片機功能單一、資源有限和圖形化程度低的特點，系統功能擴展方面存在困難。隨著計算機網絡技術的發展，網絡型的數據采集系統，得到越來越多的發展和重視，國外也已開發出一批基于有線或無線網絡的農田信息采集產品，使得采集到的信息可以及時的通過網絡發送到負責管理的計算機或者管理人員手中。如：荷蘭EKOPOWER 公司開發出裝備有無線數據傳輸功能的農田信息采集器，美國 NEXSENS TECHNOLOGY 公司開發了一系列無線數據采集器。美國的CAMPBELL 公司也把無線電臺傳輸功能裝備在了其CR系列數據采集器上（Campbell Scientific Inc. 2004）。日本 CASIO 與美國 SYBOL 公司所生產的數據采集器也配備了無線傳輸模塊。這些產品多基于 PC 或者大型數據采集裝置，安裝比較麻煩。隨著嵌入式技術的發展，基于嵌入式的圖像采集傳輸系統以其良好的實時性，穩定性，成為圖像采集領域的新熱點，在農業方面對其的研究也日益增多，國外已有一些公司開發了初步的產品，如日本的農業生物系特定產業技術研究機構、中央農業綜合研究中心、農業信息技術研究部、模型開發研究團隊聯合研制的無線局域網的多傳感器田間服務器。美國農業部研究所（USDA-ARS）開發了農作物生長條件實時測量設備，集成了數碼相機、超聲波傳感器等，該設備可懸掛于拖拉機上，在車輛田間作業的同時通過集成傳感器將歸一化植被指數、作物冠層結構等田間信息反饋到車載電腦中，并通過拖拉機上攜帶的通信裝置與遠端進行信息交互。近年來我國農業信息化技術研究主要集中在數據庫與信息管理系統、專家系統、決策支持系統、地理信息系統等，這些農業信息系統基本上都需要大量實時、有效的數據支持，因此農田信息采集是農業信息系統不可缺少的部分。 雖然我國農業信息獲取技術起步較晚，但近幾年內的研究也取得了進展，我國農業科技工作者經過不懈努力取得了一定的成績。1995年中國農大對“WJG-1 型實驗溫室環境監控計算機管理系統”的成功開發，開啟了我國對分布式數據采集控制管理系統研究。 近年來許多高校和科研院所已經開始從事農田信息采集方面的研究，研發了一批本地數據采集設備。佳木斯大學信息電子技術學院的韓華、劉海寬等研究設計了“便攜式多參數數據采集器”，可完成多參數采集存儲等功能，但是須借助于 PC機上的軟件進行測試，實時性較差；方慧等開發了基于掌上電腦的農田信息采集系統，基于 Win CE 和 Ag132 實現了農田信息的采集和控制；張淑娟等開發出了基于GPS的農田信息采集與處理系統實現了GPS 數據計算機實時采集；但是以上系統只實現了本地數據采集，未能及時有效的進行數據共享。 面對本地數據采集設備在信息傳輸方面的不足，國內在網絡數據采集系統方面也進行了研究。龐樹杰等開發了基于 GPS 和 GSM 的農田信息遠程采集系統；項穎等設計了一種基于便攜式 PC+GPRS 的田間遠程圖像傳輸系統，但是 PC機體積較大，不便于攜帶和移動而且對環境要求較高，所以局限性較大；梁居寶等設計了基于 3G 和 VPN 的溫室遠程監控系統，對溫室環境數據進行自動采集、遠程傳輸、存儲管理、網絡發布、分析處理。侯存峰等設計了基于 ARM 和 WLAN 的農業信息采集系統，但是受到 WLAN 信號覆蓋范圍的影響，需要大量節點設備來支持。雖然前面已有許多專家學者對田間信息采集方面做出了研究，但仍然不能滿足用戶日益增長的需求，尚需要解決以下問題：（1）在農業裝備越來越追求高效率低成本的情況下，需要一種實時采集設備，彌補原有的分布式定點采集設備存在的架設、維護、采集死角等缺陷；彌補使用WLAN方式進行無線傳輸帶來的設備移動范圍受限以及大量布設節點帶來的成本增加的缺陷；（2）在信息獲取要求越來越及時的情況下，不僅要求準確采集信息，還要求將采集到的信息高效快速的反饋回來，以便及時準確做出判斷和相應的決策。發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種農田圖像采集系統，包括輸入接口、濾波器、解碼器、運算放大器、同步分離模塊和圖像處理模塊，其特征在于，所述輸入接口分別連接濾波器和解碼器，濾波器還分別連接解碼器、運算放大器和同步分離模塊，運算放大器還連接A/D轉換模塊，A/D轉換模塊還分別連接晶振和CPLD模塊，CPLD模塊還分別連接同步分離模塊、晶振和圖像處理模塊，圖像處理模塊還連接輸出接口，所述A/D轉換器采用TMS320F2812；所述圖像處理模塊還連接同步分離模塊。

【技術特征摘要】
1.一種農田圖像采集系統，包括輸入接口、濾波器、解碼器、運算放大器、同步分離模塊和圖像處理模塊，其特征在于，所述輸入接口分別連接濾波器和解碼器，濾波器還分別連接解碼器、運算放大器和同步分離模塊，運算放大器還連接A/D轉換模塊，A/D轉換模塊還分別連接晶振和CPLD模塊，CPLD模塊還分別連接同步分離模塊、晶振和圖像處理模塊，圖像處理模塊還連接輸出接口，所述A/D轉換器采用TMS320F28...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李雙全，方正，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23