现场采样的茶树病虫害检测车和检测系统

现场采样的茶树病虫害检测车和检测系统
1.本技术是2022年01月02日提交、发明名称为“茶树病虫害检测车、检测装置、检测系统和检测方法”、申请号为202111675387.7的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及茶树病虫害防治技术领域，尤其涉及一种现场采样的茶树病虫害检测车和检测系统。


背景技术：

3.茶树是一种可以连续两年以上生长的植物，具有较高的经济价值。为了提高种植效率，往往进行大面积种植茶树。茶树生长茂密葱郁，所以极易受到病虫害的侵袭。由于种植茶树的茶场往往占地面积大，而茶叶病虫害初期往往发生在有限的局部区域，因此要快速找到病虫害位置有一定的难度。对此，目前采用无人机从空中采集茶树的图像，通过对图像的分析来检测并识别茶树病虫害情况。由于受到茶树周围复杂背景和外界干扰的影响，所采集的图像信息的噪声过多，影响了病虫害检测和识别的准确性。而一些准确性较高的基于图像的茶树病虫害检测方法需要将茶叶样品采摘后放置到专门的检测实验室进行检测，因此检测效率低。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种现场采样的茶树病虫害检测车和检测系统，用于解决现有技术对茶树病虫害的检测受外界环境干扰大，检测效率低的技术问题。
5.本发明采用的技术方案是：
6.第一方面，本发明提供了一种现场采样的茶树病虫害检测车，包括：
7.行走机构，用于带动所述检测车沿地面移动；
8.第一控制电路，与所述行走机构电连接；
9.作业平台，安装在所述行走机构上；
10.茶叶采样装置，用于采集茶叶样品；
11.升降装置，安装在所述作业平台上，所述茶叶采样装置与所述升降装置传动连接，所述升降装置用于带动所述采样装置升降；
12.茶叶检测装置包括箱体、茶叶收纳机构、第一图像采集装置、第二控制电路和第一驱动机构，所述第二控制电路分别与所述第一图像采集装置和第一驱动机构电连接，所述第一驱动机构与所述箱体连接，所述茶叶收纳机构与所述第一驱动机构传动连接，所述箱体上设置有供所述茶叶收纳机构进出的第一开口，所述第一驱动机构用于驱动茶叶收纳机构由位于箱体内的检测位置移动至位于箱体外的茶叶采样位置，或者由位于箱体外的茶叶采样位置移动至位于箱体内的检测位置，所述茶叶收纳机构用于采摘并且收纳茶叶样品；
13.所述茶叶收纳机构包括安装架、收纳盒、封盖机构和切割件，所述收纳盒与所述安装架连接，所述收纳盒的顶部设置有第二开口，所述封盖机构包括封盖膜和牵引机构，所述
切割件位于封盖膜朝向所述第一开口的一端、所述牵引机构用于牵引所述封盖膜朝所述第一开口方向伸展以将所述第二开口遮蔽，并且牵引所述切割件在封盖膜将第二开口封盖后向下移动切断茶叶的根部；
14.所述升降装置包括直线电缸和承载件，所述茶叶检测装置安装在所述承载件上，所述承载件与直线电缸的滑块连接。
15.优选地，所述茶叶病虫害检测车还设置有摄像装置，所述摄像装置用于实时采集检测车周围的图像。
16.优选地，所述第一驱动机构包括驱动电机、齿轮和齿条，所述驱动电机输出轴与齿轮的转轴连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条与所述安装架固定连接。
17.优选地，还包括与箱体连接的支撑架，所述驱动电机安装在前述支撑架上，所述支撑架上设置有导轨或导槽，所述安装架上设置滑块，滑块与导轨或者导槽配合使用，以约束安装架在第一驱动机构的驱动下沿直线方向移动。
18.优选地，在所述箱体中设置照明装置。
19.优选地，在所述箱体的顶部或者侧壁位置设置有可打开和遮蔽的观察窗。
20.优选地，所述箱体由可以拆卸连接的上壳体和下壳体组成。
21.优选地，所述牵引机构包括牵引绳、滑轮和卷收机构，所述滑轮位于收纳盒朝向所述第一开口的一侧，所述卷收机构位于收纳盒远离所述第一开口的一端，所述牵引绳一端与封盖膜朝所述第一开口的一端连接，另一端绕过滑轮后与卷收机构相连，所述卷收机构用于卷收所述牵引绳。
22.优选地，所述卷收机构包括第一卷筒和第一卷筒支架，所述第一卷筒支架安装在安装架上，第一卷筒支架上设置有第一卷筒轴和第一卷筒电机，第一卷筒电机输出轴与第一卷筒轴连接，第一卷筒轴与第一卷筒连接，第一卷筒电机转动带动第一卷筒转动，第一卷筒在转动过程中可以卷收牵引绳或者释放牵引绳。
23.第二方面，本发明还提供一种茶树病虫害检测系统，包括无人机、远程处理设备和第一方面所述的现场采样的茶树病虫害检测车；
24.所述无人机包括第三控制电路和第二图像采集装置，所述第三控制电路与所述第二图像采集装置，所述第三控制电路包括第一通信模块，所述无人机用于在空中航拍采集茶叶种植区域的图像，并将所采集的图像发送给远程处理设备；
25.所述远程处理设备包括第四控制电路和第二通信模块，所述远程处理设备用于对无人机采集的图像进行处理以标定出茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置，并将所标定的位置发送给茶树病虫害检测车；
26.所述茶树病虫害检测车的第一控制电路包括第三通信模块，所述第一控制电路根据远程处理设备所发送的标定的位置控制茶树病虫害检测车移动至标定的位置进行茶叶的采样。
27.有益效果：本发明的茶树病虫害检测车、检测装置、检测系统和检测方法可以通过控制升降装置和第一驱动机构将收纳机构移动至位于箱体外合适的茶叶采样位置，然后利用茶叶收纳机构将茶叶样品采摘下来，并收纳到收纳机构中。茶叶样品采摘成功后，利用第一驱动机构带动茶叶收纳机构移动到位于箱体内的检测位置，通过第一图像采集装置对位于收纳机构中的茶叶样品进行图像采集。由于作为茶叶样品的茶树的叶片，已经被采摘下
来，并且位于检测装置的箱体中，因此在进行图像采集时与在茶树上直接进行图像采集相比，其背景更简单，不会受到外界杂光干扰，并且位于最佳的检测位置，因此可以采集到高质量的茶叶样品图像。第一图像采集装置采集到茶叶样品图像后可以立即对图像进行分析处理，识别出病虫害的种类，病虫害的严重程度等。由于本装置可以在茶树现场采集茶叶样品，并且可以在采集到样品的第一时间进行图像分析，而不需要将样品从茶场送到实验室中，因此用户可以第一时间得到病虫害检测的结果，使病虫害检测的效率得到了极大地提高。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本发明的保护范围内。
29.图1为本发明的茶树病虫害检测车的结构示意图；
30.图2为本发明的茶树病虫害检测装置的结构示意图；
31.图3为本发明的茶叶收纳机构移出箱体外准备采集茶叶样品时的结构示意图；
32.图4为本发明的茶叶收纳机构移出箱体外完成茶叶样品采集后的结构示意图；
33.图5为本发明的茶叶收纳机构成茶叶样品采集后移如箱体内的结构示意图；
34.图6为本发明的茶叶收纳机构的覆盖膜收回并露出收纳盒的顶部开口时的结构示意图；
35.图7为本发明的茶叶收纳机构的覆盖膜收回并露出收纳盒的顶部开口时的俯视图；
36.图8为本发明的茶叶样品进入到收纳盒中时的俯视图；
37.图9为本发明的茶叶收纳机构的覆盖膜伸展至将收纳盒的顶部开口完成遮蔽时的结构示意图；
38.图10为本发明的茶叶收纳机构的覆盖膜伸展至将收纳盒的顶部开口完成遮蔽时的俯视图；
39.图11为本发明的茶叶收纳机构的前端的局部结构示意图；
40.图12为本发明的导向槽与圆柱滚子配合的结构示意图；
41.图13为本发明的茶树病虫害检测系统的组成示意图；
42.图14为本发明的茶树病虫害检测方法的流程示意图；
43.图中零件部及其编号：行走机构1、作业平台2、升降装置4、茶叶采样装置3、箱体31、茶叶收纳机构32、安装架321、收纳盒322、第二开口3221、封盖膜323、牵引绳3241、滑轮3242、卷收机构3243、第一连接件3244、导向槽3245、上限位面3246、下限位面3247、圆柱滚子3248、切割件325、回收机构326、高光谱成像仪33、数码相机34、照明装置35、齿轮441、齿条442、第一开口45、无人机10、远程处理设备20、茶树病虫害检测车30、茶叶样品40。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，
诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。
45.实施例1
46.如图1所示，本实施例提供一种茶树病虫害检测车，所述检测车包括行走机构1、第一控制电路、作业平台2、茶叶检测装置和升降装置4。
47.其中行走机构1用于带动所述采样车沿地面移动，由于茶叶种植区域里面较为崎岖，因此在本实施例中所述行走机构1可以采用履带式行走机构1。本实施例将作业平台2，安装在所述行走机构1上，这样作业平台2可以在行走机构1的带动下移动到需要采集茶叶样品40的位置。其中第一控制电路与所述行走机构1电连接，第一控制电路可以控制行走机构1的移动，包括但不限于行走机构1移动的方向、速度、加速度等。
48.本实施例用茶叶检测装置来采集茶叶样品40。为了准确采集到指定高度的茶叶，并实施例还设置了升降装置4，并件升降装置4安装在所述作业平台2上。然后使所述茶叶采样装置3与所述升降装置4传动连接，让升降装置4带动所述采样装置升降，使茶叶检测装置可以升降至合适的位置为茶叶的样品进行采集。其中第一控制电路也可以和升降装置4电连接，以控制升降装置4的升降。其中升降装置4包括直线电缸和承载件，所述茶叶检测装置安装在所述承载件上，所述承载件与直线电缸的滑块连接。
49.如图2和图3所示，在本实施例中，所述茶叶采样检测装置包括箱体31、茶叶收纳机构32，第一图像采集装置、第二控制电路和第一驱动机构、所述第二控制电路分别与所述第一图像采集装置和第一驱动机构电连接，所述第一驱动机构与所述箱体31连接，所述茶叶收纳机构32与所述第一驱动机构传动连接，所述箱体31上设置有供所述茶叶收纳机构32进出的第一开口45，如图3和图4所示，所述第一驱动机构用于驱动茶叶收纳机构32由位于箱体31内的检测位置移动至位于箱体31外的茶叶采样位置，如图2和图5所示，或者由位于箱体31外的茶叶采样位置移动至位于箱体31内的检测位置，所述茶叶收纳机构32用于采摘并且收纳茶叶样品40。
50.在本实施例中茶叶收纳机构32在第一驱动机构的驱动下，可以从箱体31外进入到箱体31内，也可以从箱体31内移出至箱体31外。当茶树病虫害检测车移动到指定位置，并且升降装置4将茶叶检测装置升降至适合采摘茶叶样品40的位置时，第二控制电路控制第一驱动机构带动茶叶收纳机构32移动至位于箱体31外的茶叶采样位置。当茶叶收纳机构32到达茶叶采样位置后，茶叶收纳机构32将茶叶样品40(茶树的叶片)，采摘下来，并收纳到收纳
机构中。茶叶样品40采摘成功后，第二控制电路控制第一驱动机构带动茶叶收纳机构32移动到位于箱体31内的检测位置，这时第一图像采集装置对位于收纳机构中的茶叶样品40进行图像采集。由于作为茶叶样品40的茶树的叶片，已经被采摘下来，并且位于检测装置的箱体31中，因此在进行图像采集时与在茶树上直接进行图像采集相比，其背景更简单，不会受到外界杂光干扰，并且位于最佳的检测位置，因此可以采集到高质量的茶叶样品图像。第一图像采集装置采集到茶叶样品图像后可以立即对图像进行分析处理，识别出病虫害的种类，病虫害的严重程度等。前述图像分析处理的过程可以由第二控制电路控制直接进行，也可以将采集的图像发送给运算能力更强的远程处理设备20进行分析处理。由于检测装置在单一背景和低干扰的环境下采集的茶叶样品图像的质量高，因此后续分析处理可以更加快速准确的检测出茶树病虫害情况。由于本装置可以在茶树现场采集茶叶样品40，并且可以在采集到样品的第一时间进行图像分析，而不需要将样品从茶场送到实验室中，因此用户可以第一时间得到病虫害检测的结果，使病虫害检测的效率得到了极大地提高。
51.本实施例的茶叶病虫害检测车还设置有摄像装置，可以实时采集检测车周围的图像，工作人员可以根据摄像装置采集的图像远程控制检测车进行茶叶的采样，检测车也可以将茶叶样品作为目标，通过目标识别和目标定位的方式实现对茶叶样品的自动采集。
52.如图6所示，其中第一驱动机构包括驱动电机(图中未示出)、齿轮441和齿条442，所述驱动电机输出轴与齿轮441的转轴连接，所述齿轮441与所述齿条442啮合，所述齿条442与所述安装架321固定连接。驱动电机驱动齿轮441转动，齿轮441转动过程中带动与之啮合的齿条442来回移动，齿条442在移动过程中带动茶叶收纳机构32移入或者移出箱体31。为了便于对第一驱动机构进行支撑，本实施例还可以设置一个与箱体31连接的支撑架，将驱动电机安装在前述支撑架上。支撑架上还可以设置导轨或导槽，安装架321上设置滑块，滑块与导轨或者导槽配合使用，以约束安装架321在第一驱动机构的驱动下沿直线方向移动。
53.如图2所示，此外，在本实施例中还可以根据图像采集的需要，在箱体31中设置照明装置35，例如不同可以发出不同波段光线的led光源等。本实施例也可以在箱体31的顶部或者侧壁位置设置一些可以打开和遮蔽的观察窗。相关人员也可以通过观察窗观察箱体31中的茶叶样品40。在本实施例中，所述箱体31有可以拆卸连接的上壳体和下壳体组成，其中上壳体和下壳体可以通过卡接、螺纹连接等可拆卸的方式连接。这样必要时可以通过分离上壳体和下壳体的方式将箱体31打开。
54.如图7、图8、图9和图10所示，作为一种优选地实施方式，在本实施例中，所述茶叶收纳机构32包括安装架321、收纳盒322、封盖机构和切割件325，所述收纳盒322的顶部设置有第二开口3221，所述封盖机构包括封盖膜323和牵引机构，所述切割件325位于封盖膜323朝向所述第一开口45的一端。如图9和图10所示，所述牵引机构用于牵引所述封盖膜323朝所述第一开口45方向伸展以将所述第二开口3221遮蔽，并且牵引所述切割件325在封盖膜323将第二开口3221封盖后向下移动切断茶叶的根部。其中安装架321作为茶叶收纳机构32中其它零部件的安装基础。本实施例采用收纳盒322对茶叶样品40进行收纳。该收纳盒322的顶部留有便于茶叶进入到盒中的第二开口3221。本实施例还设置了覆盖机构对第二开口3221进行遮蔽，或者将第二开口3221露出。具体实施时，利用覆盖机构的封盖膜323对第二开口3221进行遮蔽。
55.在进行采样时可以通过控制行走机构1和升降装置4来调整收纳盒322的位置，使收纳盒322的第二开口3221位于待采摘的茶叶样品40的正下方为宜，并尽量使叶片的根部位于收纳盒322的末端，然后控制升降装置4将收纳盒322略微升高，如图8所示，使叶片远离树枝的部分进入到盒体中。在进行样品采集前需要控制封盖机构使第二开口3221处于打开的状态，这时覆盖膜位于更靠近收纳盒322的收纳盒322的尾端。当收纳盒322调整到位后，封盖膜323在牵引机构的牵引下逐渐向收纳盒322的前端伸展，并且在伸展过程逐渐将第二开口3221覆盖，并将叶片下压在收纳盒322中。如图9和图11所示，本实施例将切割件325设置在封盖膜323的前端，在牵引机构的牵引下切割件325随封盖膜323向前移动。当封盖膜323将第二开口3221遮蔽后，牵引机构继续牵引封盖膜323和切割件325向下移动，一方面可以使封盖膜323将叶片下压到收纳盒322中，另一面使前端的切割件325在下移过程中将叶片与树枝相连的叶片根部切断。
56.本实施例的茶叶收纳机构32采用前述结构后，只需要牵引机构执行一个牵引动作就可以实现先将茶叶样品40收纳到收纳盒322内，然后将茶叶样品40的根部从茶树上切断，收纳茶叶样品40和切断茶叶样品40两个过程之间可以快速流畅地衔接，而不需要任何的等待或者停留，因此整个操作过程简单快速。采用前述结构可以先将叶片收纳至收纳盒322中，再切断叶片根部，这样在切割前就已经完成了对叶片的限位，可以避免叶片根部切断后漂落到收纳盒322以外的地方。
57.当封盖膜323将采集的茶叶样品40封盖在收纳盒322中，并且切割件325将茶叶样品40根部切断后，第一驱动机构驱动装有茶叶样品40的收纳机构回到箱体31中的检测位置，在箱体31内部对茶叶样品40进行图像采集。
58.如图6和图9所示，在本实施例中，所述牵引机构包括牵引绳3241、滑轮3242和卷收机构3243，所述滑轮3242位于收纳盒322朝向所述第一开口45的一侧，所述卷收机构3243位于收纳盒322远离所述第一开口45的一端，所述牵引绳3241一端与封盖膜323朝所述第一开口45的一端连接，另一端绕过滑轮3242后与卷收机构3243相连，所述卷收机构3243用于卷收所述牵引绳3241。
59.其中卷收机构3243包括第一卷筒和第一卷筒支架，所述第一卷筒支架安装在安装架321上，第一卷筒支架上设置有第一卷筒轴和第一卷筒电机，第一卷筒电机输出轴与第一卷筒轴连接，第一卷筒轴与第一卷筒连接，第一卷筒电机转动带动第一卷筒转动，第一卷筒在转动过程中可以卷收牵引绳3241或者释放牵引绳3241。本实施例通过将卷收机构3243设置在收纳盒322的后端，可以避免卷筒和卷筒电机干扰收纳盒322的收纳操作，并通过在前端设置滑轮3242，使牵引绳3241可以在卷筒带动下将封盖膜323向前牵引。采用前述结构的牵引机构，牵引过程简单可靠，可以保证封盖膜323顺利伸展，切割件325成功切断叶片根部而不会相互影响。
60.如图11和图12所示，为更好地实现在封盖膜323伸展到位后前端的切割件325顺利件叶片根部切断，在本实施例中，所述牵引机构还包括第一连接件3244、导向槽3245和圆柱滚子3248，所述圆柱滚子3248和第一连接件3244转动连接，所述封盖膜323与第一连接件3244的另一端连接。即第一连接件3244的上下两端分别连接第一传动件和圆柱滚子3248。所述牵引绳3241与所述第一连接件3244连接，所述导向槽3245包括上限位面3246和下限位面3247，所述圆柱滚子3248的至少一部分位于所述上限位面3246和下限位面3247之间，所
述导向槽3245朝向所述第一开口45的端部向下弯曲。圆柱滚子3248的一部分设置在导向槽3245的上下两个限位面之间，圆柱滚子3248只能沿着两个限位面之间形成的导向槽3245移动。本实施例利用第一连接件3244、导向槽3245和圆柱滚子3248的协同作用来实现封盖膜323的伸展和切割件325的向下切割动作。在牵引机构和导向槽3245的作用下，第一连接件3244带动圆柱滚子3248、封盖膜323和切割件325向前移动，当移动到封盖膜323将收纳盒322遮蔽后，圆柱滚子3248移动到导向槽3245末端的弯曲位置，这时牵引机构的牵引绳3241牵引第一连接件3244继续向前移动，而圆柱滚子3248在导向槽3245弯曲部分的限位作用下一边前移，一边下移直到将叶片的根部切断。采取前述结构可以实现一个牵引动作先后完成封盖膜323遮蔽收纳盒322和切割装置切断叶片的两个过程，整个过程前后衔接流畅，且切断的叶片不会飘落至收纳盒322外。
61.作为其中一种优选的实施方式，所述封盖膜323为透明膜。采用前述实施方式，由于光线可以很好地透过封盖膜323，当封盖膜323将茶叶样品40封盖在收纳盒322内，并且收纳盒322回到箱体31中后，可以不用打开封盖膜323就可以直接对茶叶样品40进行图像采集。
62.如图6和图10所示，作为其中一种优选的实施方式，本实施例中的茶叶检测装置还包括回收机构326，所述回收机构326用于带动封盖膜323朝远离所述第一开口45的方向收缩以打开所述第二开口3221，所述回收机构326位于所述收纳盒322远离第一开口45的一侧，所述回收机构326包括支架、转轴、第二卷筒和螺旋状的弹簧，所述支架与所述安装架321连接，所述转轴安装在所述支架上，所述卷筒与所述转轴转动连接，所述螺旋状的弹簧的一端与所述转轴连接，另一端与所述第二卷筒连接，所述封盖膜323的一端与所述第二卷筒连接。
63.在牵引机构牵引封盖膜323伸展的过程中，封盖膜323带动第二卷筒转动，使螺旋状的弹簧处于弹性变形的状态。当装有茶叶样品40的收纳机构回到箱体31中后，牵引机构释放牵引绳3241，牵引机构施加给牵引绳3241的拉力迅速减小，螺旋状的弹簧恢复弹性形变，从而带动第二卷筒转动以卷收封盖膜323，这时封盖膜323自动收缩使收纳盒322的第二开口3221处于完全打开的状态。由于没有封盖膜323的遮盖，茶叶样品40反射的光线可以不受影响直接被第一图像采集装置采集，从而进一步提高图像采集的质量。
64.作为一种优选地实施方式，在本实施例中，所述第一图像采集装置包括高光谱成像仪33和/或者数码相机34：高光谱成像技术，是一种集数字摄像机和光谱摄制于一体的无接触式检测技术，具有高效、实时、在线等无损检测特点。茶树遭遇病虫害侵袭后，叶面部分区域的色素含量或完整性会发生变化形成病斑，而未受侵害区域仍保持正常色泽，且侵害部位随危害程度呈阶段性变化。如茶炭疽病感染后，茶叶病斑由暗绿色向褐色(或红褐色)最后呈灰白色变化，发病部位由叶缘或叶尖沿叶脉蔓延扩大；茶尺蠖幼虫取食嫩叶成花斑，稍大后咬食叶片成“c”型，而后开始取食全叶，随着成虫密度增大，为害部位由嫩叶、老叶至嫩茎扩散。由此，常规光谱技术采集信息包含整体区域的光谱反射值，影响分析和建模的准确性。高光谱成像技术可以对目标的影像信息和光谱信息进行同步采集，可更为直观、准确、动态地分析特定区域的物质结构、化学组成及危害程度等。当高光谱成像仪33采集到茶叶样品40的图像后，先从茶叶样品40的图像上提取感兴趣区域敏感波段的相对光谱反射率作为光谱特征，将二次主成分分析后的第二成分图像作为特征图像，然后基于颜色矩和灰
度共生矩阵提取特征图像的颜色特征和纹理特征，最后利用遗传算法优化的bp神经网络对颜色、纹理和光谱特征向量融合数据进行检验。此外本技术也可以采用数码相机34采集常规光谱的图像进行病虫害检测。由于本实施例的茶树病虫害检测车将现场采集的茶叶样品40放入到箱体31中进行检测，因此有效避免了外界环境光线对高光谱检测的影响，从而进一步提高了检测速度和准确性。为了提高图像处理的准确性和效率，本实施例可以将收纳盒322底板的颜色设置为与茶叶的叶片颜色明显区别开的单一颜色，例如白色。也可以将检测装置位于箱体31中的部分都设置为单一的白色，这样第一图像装置所采集的图像中处理茶叶样品40外其余背景都是单一的白色，在后期处理过程中可以迅速从图像中提取出茶叶样品40，也避免了其它颜色对图像处理的干扰，从而大大提高图像处理的速度和准确性。
65.此外，在本实施例中，所述茶叶采样装置3还包括顶升机构，所述收纳盒322包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和底板，所述第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁围成一个一端开口的框体，所述底板可相对第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁沿竖直方向移动，所述顶升机构用于将所述底板顶升至高于第一侧壁、第二侧壁和第三侧壁的位置。
66.本实施例的收纳盒322只有三面具有侧壁，而使朝向第一开口45的侧壁缺失，这样就留出一个缺口，使茶叶样品40采集过程作用待采集的叶片可以由该缺口位置顺利的进入到收纳盒322中。本实施例将收纳盒322的底板设置为可以上下移动的活动方式。
67.在进行茶叶样品40采集时，可以使底板位置降低，这样底板和三个侧壁之间可以留出更多的空间来容纳待采集的叶片。当采用叶片采集完成回到箱体31中的键槽位置，并且封盖膜323打开之后，顶升机构可以将底板顶升至高于三个侧壁的位置，这样位于低板上的茶叶样品40的光线就不会被三个侧壁遮挡，第一图像采集装置可以采集到更加完整的图像信息，从而提高病虫害识别的准确性。其中顶升机构包括旋转电机和凸轮，所述旋转电机带动凸轮转动，所述凸轮外周壁与底板抵接，凸轮在转动过程中外周壁与底板抵接的位置高度有所改变，从而使底板上升或者下降。
68.实施例2
69.如图13所示，本实施例提供一种茶树病虫害检测系统，该检测系统包括无人机10、远程处理设备20和实施例1所述的茶树病虫害检测车；
70.所述无人机10包括第三控制电路和第二图像采集装置，所述第三控制电路与所述第二图像采集装置，所述第三控制电路包括第一通信模块，所述无人机10用于在空中航拍采集茶叶种植区域的图像，并将所采集的图像发送给远程处理设备20；
71.由于茶场面积较大，而在地面观察茶叶病虫害的范围受到限制，因此本系统利用无人机10在空中进行较大范围的航拍或者扫描拍摄。通过对拍摄图像的处理和初步识别迅速找到可能出现病虫害的区域。
72.所述远程处理设备20包括第四控制电路和第二通信模块，所述远程处理设备20用于对无人机10采集的图像进行处理以标定出茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置，并将所标定的位置发送给茶树病虫害检测车；
73.本实施例利用远程处理设备20强大的运算处理能力，通过对拍摄图像的处理和初步识别，迅速找到茶场中可能出现茶树病虫害的区域，远程处理设备20根据这些区域在图像中的位置，将对应的茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置标定处理，并将这些位置发送给茶树病虫害检测车。
74.所述茶树病虫害检测车的第一控制电路包括第三通信模块，所述第一控制电路根据远程处理设备20所发送的标定的位置控制茶树病虫害检测车移动至标定的位置进行茶叶的采样。
75.茶树病虫害检测车在接收到远程处理设备20发送的标定位置后到标定位置区采集茶叶样品40，并在无外界环境干扰的情况下采集到高质量的样品图像进行进一步的分析和处理，从而快速准确的识别出茶树病虫害的种类和严重程度，为后续病虫害防治提供可靠的参考。
76.采用本实施例的茶树病虫害检测系统可以在大面积的茶树种植区内迅速找到可能发生了病虫害的区域，并利用检测小车迅速进行现场采样，在无干扰情况下采集到高质量的图像，并立即对图像进行分析得到病虫害识别结果，整个过程不需要将茶叶样品40从茶树种植区域送回到具有检测条件的实验室，使茶树病虫害识别的效率大大提高。
77.实施例3
78.如图14所示，本实施例提高一种茶树病虫害检测方法，利用实施例2中的茶树病虫害检测采样系统进行茶树病虫害检测，该方法包括以下步骤：
79.s1：获取茶叶种植区域的航拍图像；
80.由于茶场面积较大，地面观察的范围有限，本步骤可以利用开无人机10在空中进行较大范围的航拍。获取大范围的茶场的图像。
81.s2：对所述航拍图像进行处理，标定出集茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置；
82.本步骤利用远程处理设备20强大的运算处理能力，通过对拍摄图像的处理和初步识别，迅速找到茶场中可能出现茶树病虫害的区域，远程处理设备20根据这些区域在图像中的位置，将对应的茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置标定处理，并将这些位置发送给茶树病虫害检测车。
83.s3：根据标定的位置向所述茶树病虫害检测车发送茶叶图像采集指令，所述茶叶采集指令用于指示茶树病虫害检测车到标定的位置采集茶叶图像。
84.在本步骤中茶树病虫害检测车在接收到远程处理设备20发送的标定位置后到标定位置区采集茶叶样品40，并在无外界环境干扰的情况下采集到高质量的样品图像进行进一步的分析和处理，从而快速准确的识别出茶树病虫害的种类和严重程度，为后续病虫害防治提供可靠的参考。
85.实施例4
86.本实施例提供一种茶叶病虫害检测装置，所述茶叶采样装置3包括箱体31、茶叶收纳机构32，第一图像采集装置、第二控制电路和第一驱动机构、所述第二控制电路与所述第一图像采集装置电连接，所述第一驱动机构与所述箱体31连接，所述茶叶收纳机构32与所述第一驱动机构传动连接，所述箱体31上设置有供所述茶叶收纳机构32进出的第一开口45，所述第一驱动机构用于驱动茶叶收纳机构32由位于箱体31内的检测位置移动至位于箱体31外的茶叶采样位置，或者由位于箱体31外的茶叶采样位置移动至位于箱体31内的检测位置，所述茶叶收纳机构32用于采摘并且收纳茶叶样品40。
87.本实施例的茶叶病虫害检测装置，只需要牵引机构执行一个牵引动作就可以实现先将茶叶样品40收纳到收纳盒322内，然后将茶叶样品40的根部从茶树上切断，收纳茶叶样
品40和切断茶叶样品40两个过程中间可以快速流畅地衔接，而不需要任何的等待或者停留，因此整个操作过程简单快速。采用前述结构可以先将叶片收纳至收纳盒322中，再切断叶片根部，这样在切割前就已经完成了对叶片的限位，可以避免叶片根部切断后漂落到收纳盒322以外的地方。
88.以上是对本发明实施例提供的茶树病虫害检测车、装置、设备及存储介质的详细介绍。
89.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，包括：行走机构，用于带动所述检测车沿地面移动；第一控制电路，与所述行走机构电连接；作业平台，安装在所述行走机构上；茶叶采样装置，用于采集茶叶样品；升降装置，安装在所述作业平台上，所述茶叶采样装置与所述升降装置传动连接，所述升降装置用于带动所述采样装置升降；茶叶采样装置包括箱体、茶叶收纳机构、第一图像采集装置、第二控制电路和第一驱动机构，所述第二控制电路分别与所述第一图像采集装置和第一驱动机构电连接，所述第一驱动机构与所述箱体连接，所述茶叶收纳机构与所述第一驱动机构传动连接，所述箱体上设置有供所述茶叶收纳机构进出的第一开口，所述第一驱动机构用于驱动茶叶收纳机构由位于箱体内的检测位置移动至位于箱体外的茶叶采样位置，或者由位于箱体外的茶叶采样位置移动至位于箱体内的检测位置，所述茶叶收纳机构用于采摘并且收纳茶叶样品；所述茶叶收纳机构包括安装架、收纳盒、封盖机构和切割件，所述收纳盒与所述安装架连接，所述收纳盒的顶部设置有第二开口，所述封盖机构包括封盖膜和牵引机构，所述切割件位于封盖膜朝向所述第一开口的一端、所述牵引机构用于牵引所述封盖膜朝所述第一开口方向伸展以将所述第二开口遮蔽，并且牵引所述切割件在封盖膜将第二开口封盖后向下移动切断茶叶的根部；所述升降装置包括直线电缸和承载件，所述茶叶检测装置安装在所述承载件上，所述承载件与直线电缸的滑块连接。2.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，所述茶叶病虫害检测车还设置有摄像装置，所述摄像装置用于实时采集检测车周围的图像。3.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，所述第一驱动机构包括驱动电机、齿轮和齿条，所述驱动电机输出轴与齿轮的转轴连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述齿条与所述安装架固定连接。4.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，还包括与箱体连接的支撑架，所述驱动电机安装在前述支撑架上，所述支撑架上设置有导轨或导槽，所述安装架上设置滑块，滑块与导轨或者导槽配合使用，以约束安装架在第一驱动机构的驱动下沿直线方向移动。5.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，在所述箱体中设置照明装置。6.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，在所述箱体的顶部或者侧壁位置设置有可打开和遮蔽的观察窗。7.根据权利要求1所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，所述箱体由可以拆卸连接的上壳体和下壳体组成。8.根据权利要求1至7中任一所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，所述牵引机构包括牵引绳、滑轮和卷收机构，所述滑轮位于收纳盒朝向所述第一开口的一侧，所述卷收机构位于收纳盒远离所述第一开口的一端，所述牵引绳一端与封盖膜朝所述第一开口的一端连接，另一端绕过滑轮后与卷收机构相连，所述卷收机构用于卷收所述牵引绳。
9.根据权利要求8所述的现场采样的茶树病虫害检测车，其特征在于，所述卷收机构包括第一卷筒和第一卷筒支架，所述第一卷筒支架安装在安装架上，第一卷筒支架上设置有第一卷筒轴和第一卷筒电机，第一卷筒电机输出轴与第一卷筒轴连接，第一卷筒轴与第一卷筒连接，第一卷筒电机转动带动第一卷筒转动，第一卷筒在转动过程中可以卷收牵引绳或者释放牵引绳。10.茶树病虫害检测系统，其特征在于，包括无人机、远程处理设备和权利要求1至9中任一项所述的现场采样的茶树病虫害检测车；所述无人机包括第三控制电路和第二图像采集装置，所述第三控制电路与所述第二图像采集装置，所述第三控制电路包括第一通信模块，所述无人机用于在空中航拍采集茶叶种植区域的图像，并将所采集的图像发送给远程处理设备；所述远程处理设备包括第四控制电路和第二通信模块，所述远程处理设备用于对无人机采集的图像进行处理以标定出茶叶种植区域中疑似出现了病虫害的位置，并将所标定的位置发送给现场采样的茶树病虫害检测车；所述现场采样的茶树病虫害检测车的第一控制电路包括第三通信模块，所述第一控制电路根据远程处理设备所发送的标定的位置控制现场采样的茶树病虫害检测车移动至标定的位置进行茶叶的采样。

技术总结
本发明属于茶树病虫害防治技术领域，尤其涉及一种现场采样的茶树病虫害检测车和检测系统。本发明的茶树病虫害检测车包括：行走机构，用于带动所述采样车沿地面移动；第一控制电路，与所述行走机构电连接；作业平台，安装在所述行走机构上；茶叶采样装置，用于采集茶叶样品；升降装置，安装在所述作业平台上，所述茶叶采样装置与所述升降装置传动连接，所述升降装置用于带动所述采样装置升降；所述茶叶检测装置包括箱体、茶叶收纳机构，第一图像采集装置、第二控制电路和第一驱动机构。本发明可以快速并准确地检测茶树病虫害。快速并准确地检测茶树病虫害。快速并准确地检测茶树病虫害。


技术研发人员：易甜 李葳 姚晶晶
受保护的技术使用者：湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2023/10/11