一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统及其方法

1.一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，包括客户端(1)、服务器(2)、数字图像采集处理设备(3)，所述客户端(1)与服务器(2)相连接，所述服务器(2)与数字图像采集处理设备(3)无线连接；
所述客户端(1)连接服务器(2)用于存储和管理作物信息，客户端(1)通过身份验证后通过远程管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息；
所述数字图像采集处理设备(3)用于使相机(5)实现水平、竖直、旋转运动，进而采集作物冠层信息和不同株高位置作物的不同部位、不同方向的图像信息；
所述数字图像采集处理设备(3)设置在移动小车(14)上，移动小车(14)底板前端两侧安装有测距传感器(4)，小车上设有竖直导轨(8)，导轨(8)上安装滑块(7)，滑块(7)通过云台(6)连接相机(5)，导轨(8)顶端一侧固定有滑轮支架(9)，滑轮支架(9)下端固定有滑轮(10)，滑轮(10)上设有绳索(11)，绳索(11)的一端与滑块(7)的上端连接，绳索(11)另一端固定在移动小车(14)的滚子(12)上，滚子(12)通过电机驱动器A(18)与小车上的升降电机(19)连接；在电机驱动器A(18)驱动下，滚子(12)带动绳索(11)做正反向旋转，使得滑块(7)沿着导轨(8)垂直方向运动，进而带动相机(5)和云台(6)竖直方向运动；移动小车(14)上还固定有控制单元(13)，控制单元(13)分别与测距传感器(4)、升降电机(19)、云台(6)和相机(5)相连接；
所述控制单元(13)一方面用于对采集的图像进行分析，确定数字图像采集处理设备(3)是否对准作物目标位置，另一方面用于根据分析结果对移动小车(14)位置、云台(6)位置进行调整，然后将获取的图像存储在数据处理模块或经过解码压缩处理后通过无线通信模块传输给服务器(2)；
所述控制单元(13)包括控制器主机板(25)、视频采集模块(21)、数据存储模块A(22)、电源(28)、电机驱动模块(29)、CPLD器件(30)、数据存储模块B(31)、3G无线收发模块(32)、测距装置(33)、人机对话接口(34)、人机对话装置(35)；
所述控制器主机板(25)内部集成有视频接口(23)、EMIF接口(24)、GPIO接口(26)和外部扩展总线(27)；所述视频采集模块(21)连接视频接口(23)；数据存储模块A(22)连接EMIF接口(24)；电机驱动模块(29)与GPIO接口(26)连接；电源(28)与控制器主机板(25)直接连接；数据存储模块B(31)、3G无线收发模块(32)、测距装置(33)、人机对话接口(34)均通过CPLD器件(30)连接外部扩展总线(27)，此外，人机对话装置(35)也连接人机对话接口(34)。
2.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述移动小车(14)上还包括驱动轮(15)、电机驱动器B(16)、驱动轮电机(17)、导向轮(20)，两个驱动轮(15)和一个导向轮(20)安装在移动小车(14)底部，驱动轮(15)通过电机驱动器B(16)机械连接驱动轮电机(17)，在驱动轮电机(17)驱动下小车行走；导向轮(15)采用万向轮，电机驱动器B(16)与控制单元(13)电连接。
3.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述服务器(2)及客户端(1)为带有无线网卡的台式或笔记本电脑。
4.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述视频采集模块(21)包括解码压缩模块(36)，所述解码压缩模块(36)和云台(6)连接，云台(6)和相机(5)连接，所述解码压缩模块(36)采用TI公司的TVP5150AM视频解码芯片和离散余弦变换DCT，可对相机(5)采集的图像进行解码和压缩。
5.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述3G无线收发模块(32)包括3G无线模块(46)、UART模块(45)、异步通讯收发器(44)，所述
3G无线模块(46)连接UART模块(45)，UART模块(45)和异步通讯收发器(44)相连，异步通讯收发器(44)和CPLD器件(30)相连；所述3G无线模块(46)采用华为EM770W模块，用于服务器(2)和数字图像采集处理设备(3)之间的无线通信，实现图像、数据、控制命令的无线传输以及通过服务器(2)或客户端(1)对数字图像采集处理设备(3)进行远程控制。
6.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述数据存储模块B(31)包括USB接口模块(49)、U盘(50)，采用USB-Host器件CH375和普通U盘，通过CPLD器件(30)与控制器主机板(25)连接，用于存储采集的图像和相关数据，以便于今后数据回放、分析；
所述数据存储模块A(22)包括FLASH存储器(38)、SDRAM存储器(37)，由AM29LV033C型FLASH芯片和HY57V283220T型SDRAM芯片组成，通过EMIF接口(24)与控制器主机板(25)连接，分别作为程序存储器和数据存储器使用。
7.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述测距装置(33)包括A/D转换器(47)、信号调理电路(48)，A/D转换器(47)连接信号调理电路(48)，信号调理电路(48)连接测距传感器(4)，所述测距传感器(4)用于获取小车和作物的位置信息，为P+F倍加福超声波传感器UC500-30GM-IUR2-V15。
8.根据权利要求1所述的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，其特征在于，所述人机对话装置(35)包括LCD接口(40)、键盘及多位开关(43)，所述人机对话接口(34)包括电平转换B(39)、电平转换A(41)、线驱动器B(42)；
所述LCD接口(40)通过电平转换B(39)连接CPLD器件(30)，所述键盘及多位开关(43)分别通过线驱动器B(42)、电平转换A(41)连接CPLD器件(30)。
9.一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集方法，其特征在于，包括步骤：
步骤1，移动小车(14)置于田间作物行内，小车正前方作物行地头设置垂直安装的平板，接通电源并进行开机自检；
步骤2，自检正常后，通过客户端(1)连接服务器(2)或人机对话装置(35)接收设定的小车行走速度、图像拍摄间隔和作物图像初步预定拍摄高度；
步骤3，在控制单元(13)控制下，将两个测距传感器(4)采集的实时距离作为小车驱动轮电机的控制信号，通过CPLD器件传送给控制器主机板的外部扩展总线，确保小车沿着作物行直线行驶或避障；
步骤4，随着移动小车(14)沿着作物行的移动，控制单元(13)控制下，通过相机(5)初步采集作物图像并对图像进行背景分割、特征提取等操作；
步骤5，通过升降电机(19)调节相机(5)在竖直方向的高度，通过云台(6)调节相机(5)在水平面的旋转角度，最终确保数字图像采集处理设备(3)对准作物目标位置；
步骤6，待相机(5)摄像头对准目标物且视场角合适后，控制单元(13)控制下，相机(5)按照步骤1-2预先设定的图像拍摄间隔采集图像，并将获取的图像存储在数据存储模块A(22)或数据存储模块B(31)，也可经过解码压缩处理后通过3G无线收发模块(32)传输到服务器(2)，客户端(1)通过身份验证后通过远程管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息；
所述控制单元(13)包括控制器主机板(25)、视频采集模块(21)、数据存储模块A(22)、电源(28)、电机驱动模块(29)、CPLD器件(30)、数据存储模块B(31)、3G无线收发模块(32)、测距装置(33)、人机对话接口(34)、人机对话装置(35)；
所述控制器主机板(25)内部集成有视频接口(23)、EMIF接口(24)、GPIO接口(26)和外部扩展总线(27)；所述视频采集模块(21)连接视频接口(23)；数据存储模块A(22)连接EMIF接口(24)；电机驱动模块(29)与GPIO接口(26)连接；电源(28)与控制器主机板(25)直接连接；数据存储模块B(31)、3G无线收发模块(32)、测距装置(33)、人机对话接口(34)均通过CPLD器件(30)连接外部扩展总线(27)，此外，人机对话装置(35)也连接人机对话接口(34)。

一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统及其方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统及其方法，属于智\n能化农业机械领域。\n背景技术\n[0002] 作物长势信息是获取作物营养状况、水分、病虫草害、生理等信息和按照作物生长\n状况对作物进行科学管理的基础和依据，利用数字图像技术可以获得作物颜色、形状、纹\n理、空间关系等特征信息，通过进一步分析可为作物管理人员提供病虫草害、作物营养状况\n诊断和相应的施肥、施药和浇水的决策。目前，我国的设施园艺栽培总面积处于世界第一，\n但我国设施农业的科技和总体发展水平低，设施园艺环境调控水平和荷兰等农业发达国家\n相比差距较大，严重阻碍了设施农业的高效发展。突出的问题是目前主要依据温室环境因\n子进行温室环境控制，没有考虑植物生长的状况和植物生长的实际需要，没有做到精准管\n理，造成作物产量不高，运行能耗偏大。按照“优质、高效、节能、低碳、安全”的要求，需解决按照作物生长真实需要进行水肥药动态控制和一体化管理。因此，获得作物的数字图像信\n息是农田自动化管理中非常重要的环节，是实现农业现代化的关键技术之一。\n[0003] 在现有技术中，大田和温室中作物图像获取系统多为定点安装，大田中多固定于\n支架上，温室中多固定于墙壁上，基本不能进行平移，不能对作物全方位信息进行采集。申\n请号为201110364639.4的中国专利1《一种远程实时获取作物数字图像的系统》公开了一种\n基于导轨式的远程作物实时图像采集系统，涉及的作物数字图像获取设备可以水平运动、\n垂直运动和360度转动，获得了对图像采集位置的精确控制，实现了数字图像的远程传输，\n该系统的不足之处是：1)导轨安装在地面上，占用部分种植空间，对作物管理人员的管理造\n成妨碍，作物图像信息采集需要将作物搬运到导轨下面，费时费力；2)导轨铺设需要的前期\n投入较大；3)作物数字图像获取和本地计算机之间采用的RJ45有线网络连接，数据传输为\n有线传输，网线易于缠绕在作物上。专利(申请号为201420378312.1)公开了《网络型平移式\n作物图像视频采集系统》，但其成像系统只能在水平方向沿着导轨移动，不能在竖直方向运\n动，无法实现在整个作物生长期间随着株高的变化对作物不同高度图像信息进行采集。专\n利(申请号为201110107669.7)《一种农作物精细化管理生产监控系统》公开了一种农作物\n精细化管理生产监控系统，属农产品信息化监控技术领域，包括信息采集发送装置、无线接\n收装置、数据库服务器、视频服务器和互联网，其特征在于信息采集发送装置采用无线网络\n摄像机；无线接收装置通过无线路由器分别和数据库服务器、视频服务器和互联网相连接，\n通过互联网和网络客户端相连接，可对农产品从生产源头到消费市场实施精细化管理，对\n生产、加工、流通各个环节实行全程实时跟踪记录。但该系统的摄像机采用固定安装，只能\n以固定点为圆心，进行不同角度的拍摄，使得图像的采集范围受限，获取的图像信息单一，\n不能对作物全方位信息进行观察。专利《一种网络型升降式作物图像视频系统》(申请号为\n201420378203.X)公开了一种网络型升降式作物图像视频系统，该系统包括摄像机，控制\n器、路由器和升降机构，其中通过设置在立柱上的升降机构和安装架，可以使摄像机在立柱\n上进行垂直升降，能够从不同高度拍摄作物的不同部位，方便观察作物的根、茎、叶、花、种\n子、果实等部位，但该系统摄像机实现在水平运动和旋转运动，使的拍摄的作物图像信息仍\n不够全面。\n发明内容\n[0004] 为了弥补上述不足和满足对作物生长信息评价的需要，本发明提出了一种智能化\n移动车载式远程作物数字图像采集系统及其方法。该系统将作物数字图像采集设备设置在\n移动小车上并可随小车在田间或温室沿着作物种植行方向移动，通过对设置在移动小车上\n的立柱和滑轮升降机构、作物数字图像采集设备中云台的控制以及小车位置的控制，可使\n摄像机实现水平、竖直、旋转运动，采集作物冠层信息和不同株高位置作物的根、茎、叶、花、种子、果实、等部位各个方向的图像信息，并利用集成有3G模块的DSP控制器可选择将采集\n的图像信息直接发送或经过DSP控制器压缩处理后无线发送到本地计算机，也可将采集图\n像存在于DSP控制器连接的大容量U盘上，从而实现作物图像信息的全方位、多角度、无线传\n输和存储的一体化服务，具有智能化，多功能，使用方便的特点。具体技术方案如下：\n[0005] 一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，包括客户端、服务器、数字图\n像采集处理设备，所述客户端与服务器相连接，所述服务器与数字图像采集处理设备无线\n连接；所述客户端连接服务器用于存储和管理作物信息，客户端通过身份验证后通过远程\n管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息；所述数字图像采集\n处理设备用于使相机实现水平、竖直、旋转运动，进而采集作物冠层信息和不同株高位置作\n物的不同部位、不同方向的图像信息；所述数字图像采集处理设备设置在移动小车上，移动\n小车底板前端两侧安装有测距传感器，小车上设有竖直导轨，导轨上安装滑块，滑块通过云\n台连接相机，导轨顶端一侧固定有滑轮支架，滑轮支架下端固定有滑轮，滑轮上设有绳索，\n绳索的一端与滑块的上端连接，绳索另一端固定在移动小车的滚子上，滚子通过电机驱动\n器A与小车上的升降电机连接；在电机驱动器A驱动下，滚子带动绳索做正反向旋转，使得滑\n块沿着导轨垂直方向运动，进而带动相机和云台竖直方向运动；移动小车上还固定有控制\n单元，控制单元分别与测距传感器、升降电机、云台和相机相连接；所述控制单元一方面用\n于对采集的图像进行分析，确定数字图像采集处理设备是否对准作物目标位置，另一方面\n用于根据分析结果对移动小车位置、云台位置进行调整，然后将获取的图像存储在数据处\n理模块或经过解码压缩处理后通过无线通信模块传输给服务器。\n[0006] 作为本发明的进一步改进，所述移动小车上还包括驱动轮、电机驱动器B、驱动轮\n电机、导向轮，两个驱动轮和一个导向轮安装在移动小车底部，驱动轮通过电机驱动器B机\n械连接驱动轮电机，在驱动轮电机驱动下小车行走，导向轮采用万向轮，电机驱动器B与控\n制单元电连接。\n[0007] 作为本发明的进一步改进，所述服务器及客户端为带有无线网卡的台式或笔记本\n电脑。\n[0008] 作为本发明的进一步改进，所述控制单元包括控制器主机板、视频采集模块、数据\n存储模块A、电源、电机驱动模块、CPLD器件、数据存储模块B、3G无线收发模块、测距装置、人机对话接口、人机对话装置；所述控制器主机板内部集成有视频接口、EMIF接口、GPIO接口\n和外部扩展总线；所述视频采集模块连接视频接口；数据存储模块A连接EMIF接口；电机驱\n动模块与GPIO接口连接；电源与控制器主机板直接连接；数据存储模块B、3G无线收发模块、\n测距装置、人机对话接口均通过CPLD器件连接外部扩展总线，此外，人机对话装置也连接人\n机对话接口。\n[0009] 作为本发明的进一步改进，所述视频采集模块包括解码压缩模块，所述解码压缩\n模块和云台连接，云台和相机连接，所述解码压缩模块采用TI公司的TVP5150AM视频解码芯\n片和离散余弦变换DCT，可对相机采集的图像进行解码和压缩。\n[0010] 作为本发明的进一步改进，所述3G无线收发模块包括3G无线模块、UART模块、异步\n通讯收发器，所述3G无线模块连接UART模块，UART模块和异步通讯收发器相连，异步通讯收\n发器和CPLD器件相连；所述3G无线模块采用华为EM770W模块，用于服务器和数字图像采集\n处理设备之间的无线通信，实现图像、数据、控制命令的无线传输以及通过服务器或客户端\n对数字图像采集处理设备进行远程控制。\n[0011] 作为本发明的进一步改进，所述数据存储模块B包括USB接口模块、U盘，采用USB-\nHost器件CH375和普通U盘，通过CPLD器件与控制器主机板连接，用于存储采集的图像和相\n关数据，以便于今后数据回放、分析；所述数据存储模块A包括FLASH存储器、SDRAM存储器，\n由AM29LV033C型FLASH芯片和HY57V283220T型SDRAM芯片组成，通过EMIF接口与控制器主机\n板连接，分别作为程序存储器和数据存储器使用。\n[0012] 作为本发明的进一步改进，所述测距装置包括A/D转换器、信号调理电路，A/D转换\n器连接信号调理电路，信号调理电路连接测距传感器，所述测距传感器用于获取小车和作\n物的位置信息，为P+F倍加福超声波传感器UC500-30GM-IUR2-V15。\n[0013] 作为本发明的进一步改进，所述人机对话装置包括LCD接口、键盘及多位开关，所\n述人机对话接口包括电平转换B、电平转换A、线驱动器B；所述LCD接口通过电平转换B连接\nCPLD器件，所述键盘及多位开关分别通过线驱动器B、电平转换A连接CPLD器件。\n[0014] 本发明的方法技术方案为：\n[0015] 一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集方法，包括步骤：\n[0016] 步骤1，移动小车置于田间作物行内，小车正前方作物行地头设置垂直安装的平\n板，接通电源并进行开机自检；\n[0017] 步骤2，自检正常后，通过客户端连接服务器或人机对话装置接收设定的小车行走\n速度、图像拍摄间隔和作物图像初步预定拍摄高度；\n[0018] 步骤3，在控制单元控制下，将两个测距传感器采集的实时距离作为小车驱动轮电\n机的控制信号，确保小车沿着作物行直线行驶或避障；\n[0019] 步骤4，随着移动小车沿着作物行的移动，控制单元控制下，通过相机初步采集作\n物图像并对图像进行背景分割、特征提取等操作；\n[0020] 步骤5，通过升降电机调节相机在竖直方向的高度，通过云台调节相机在水平面的\n旋转角度，最终确保数字图像采集处理设备对准作物目标位置；\n[0021] 步骤6，待相机摄像头对准目标物且视场角合适后，控制单元控制下，相机按照步\n骤1-2预先设定的图像拍摄间隔采集图像，并将获取的图像存储在数据存储模块A或数据存\n储模块B，也可经过解码压缩处理后通过3G无线收发模块传输到服务器，客户端通过身份验\n证后通过远程管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息。\n[0022] 本发明具有有益效果为以下几点：\n[0023] (1)设计了一套可远程无线控制的智能化移动车载式远程作物数字图像采集系\n统，通过3G无线模块实现数字图像采集处理设备和服务器之间的无线通信，和传统图像获\n取系统相比，该系统采用无线通信，避免了布线成本和线缆在作物上的缠绕，同时3G无线模\n块的采用使得通信效率和可靠性大大提高。\n[0024] (2)实现了全方位、多角度的作物图像采集和相机自由移动，数字图像采集处理设\n备在水平方向通过小车前进后退控制，竖直方向通过升降电机、滑块、滑轮、滚子、导轨实\n现，采用云台加数码相机实现360度旋转，从而可精确控制作物的图像获取位置和角度。\n[0025] (3)所采用的作物数字图像采集系统为车载式，和传统固定导轨式图像获取系统\n相比，该系统可随时移动到不同作物附近，具有可移动性强、前期投入小、占用空间小的特\n点。\n[0026] (4)通过服务器或人机对话接口接收设定的小车行走速度、图像拍摄间隔和作物\n图像预定拍摄高度。所采用的数据存储模块B能够存储采集的图像和相关数据，以便于今后\n数据回放和分析。\n[0027] (5)所采用的控制单元能够对采集的图像进行分析，确定数字图像采集处理设备\n是否对准作物目标位置，还能够根据分析结果对移动小车位置、云台位置进行调整，然后将\n获取的图像存储在数据处理模块或经过解码压缩处理后通过无线通信模块传输给服务器。\n附图说明\n[0028] 图1为智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统结构示意图；\n[0029] 图2为智能化深松整地作业质量监控系统数字图像采集处理设备结构示意图；其\n中图2(a)为其主视图，图2(b)为其俯视图；\n[0030] 图3为智能化深松整地作业质量监控系统数字图像采集处理设备的控制单元结构\n示意图；\n[0031] 图4为智能化深松整地作业质量监控系统数字图像采集处理设备的控制单元与系\n统装置连接框图。\n[0032] 图中：1-客户端；2-服务器；3-数字图像采集处理设备；4-测距传感器；5-相机；6-\n云台；7-滑块；8-导轨；9-滑轮支架；10-滑轮；11-绳索；12-滚子；13-控制单元；14-小车；15-小车驱动轮；16-电机驱动器B；17-驱动轮电机；18-电机驱动器A；19-升降电机；20-导向轮；\n21-视频采集模块；22-数据存储模块A；23-视频接口；24-EMIF接口；25-控制器主机板；26-\nGPIO接口；27-外部扩展总线；28-电源；29-电机驱动模块；30-CPLD器件；31-数据存储模块\nB；32-3G无线收发模块；33-测距装置；34-人机对话接口；35-人机对话装置；36-解码压缩模\n块；37-SDRAM存储器；38-FLASH存储器；39-电平转换B；40-LCD接口；41-电平转换A；42-线驱动器B；43-键盘及多位开关；44-异步通讯收发器；45-UART模块；46-3G无线模块；47-A/D转\n换器；48-信号调理电路；49-USB接口模块；50-U盘。\n具体实施方式\n[0033] 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\n整地描述。\n[0034] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗\n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\n本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明“，多个”的含\n义是两个或两个以上。\n[0035] 如图1所示，一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统，由客户端1、服务\n器2和数字图像采集处理设备3组成。\n[0036] 其中，所述的本地计算机2及客户端1为带有无线网卡的台式或笔记本电脑，用于\n存储和管理作物信息和其他相关信息，客户端通过身份验证后可以通过远程管理软件远程\n访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息和其他相关信息。\n[0037] 如图2所示，一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统的数字图像采集\n处理设备3由测距传感器4、相机5、云台6、滑块7、导轨8、滑轮支架9、滑轮10、绳索11、滚子\n12、控制单元13、移动小车14组成。两个测距传感器4安装在小车底板前端两侧；相机5通过\n云台6连接到滑块7；滑块7安装在导轨8上；绳索11一端固定在滚子12上，另一端通过滑轮10\n与滑块7的上端连接，随着滚子12正反向旋转，滑块7沿着导轨8垂直方向运动，从而带动相\n机5和云台6竖直方向运动；滑轮10安装在滑轮支架9上，滑轮支架9与导轨连接；滚子12通过\n支架连接到小车底板上；控制单元13固定到小车底板上，分别与测距传感器4、升降电机19、\n驱动轮电机17、云台6和相机5连接；移动小车14底部安装有两个驱动轮15和一个导向轮15，\n驱动轮15通过电机驱动器B 16连接到驱动轮电机17，在驱动轮电机17驱动下小车行走，导\n向轮15采用万向轮。升降电机19通过电机驱动器18与滚子12连接，在电机驱动器18驱动下，\n滚子12旋转，从而带动滑块7移动。\n[0038] 如图3所示，一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统的包括视频采集\n模块21、数据存储模块A 22、电源28、电机驱动模块29、CPLD器件30、数据存储模块B 31、3G\n无线收发模块32、测距装置33、人机对话接口34、人机对话装置35和控制器主机板25。控制\n器主机板25内部集成有视频接口23、EMIF接口24、GPIO接口26和外部扩展总线27。其中，视\n频采集模块21连接视频接口23；数据存储模块A 22连接EMIF接口24；电机驱动模块29与\nGPIO接口26连接；电源28与控制器主机板25直接连接。数据存储模块B 31、3G无线收发模块\n32、测距装置33、人机对话接口34分别通过CPLD器件30连接外部扩展总线27，另外，人机对\n话装置35也连接人机对话接口27。所述电机驱动模块29包括电机驱动器A18和电机驱动器\nB16，电机驱动器A18用于驱动升降电机19，电机驱动器B16用于控制驱动轮电机17。\n[0039] 如图4所示，控制器TMS320DM642AGDK 25芯片集成视频接口23、EMIF接口24、GPIO\n接口26和外部扩展总线27。相机5依次通过云台6和解码压缩模块36连接到视频接口23。外\n部扩展总线27经过CPLD器件后分为并行的5路，第1路经USB接口模块49连接U盘50；第2路依\n次连接A/D转换器47、信号调理电路48和测距传感器4；第3路依次通过异步通讯收发器44、\nUART模块45连接3G无线模块46；第4路依次通过电平转换A 41、线驱动器B 42与键盘及多位\n开关43连接；第5路通过电平转换B 39连接到LCD接口40。SDRAM存储器37和FLASH存储器38\n利用总线复用技术一起连接到EMIF接口24。升降电机19和驱动电机17分别经过电机驱动器\nA18和电机驱动器B 16后一起连接到GPIO接口26。\n[0040] 本发明一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集系统的工作过程：将数字图\n像采集处理设备3放置在作物行内并在小车正前方作物行地头设置垂直安装的平板，通过\n服务器2或人机对话装置35接收设定的小车行走速度、图像拍摄间隔和作物图像预定拍摄\n高度，根据两个测距传感器4采集的实时距离作为小车驱动轮电机的控制信号，通过CPLD器\n件30传送给控制器主机板25的外部扩展总线27，确保小车沿着作物行直线行驶或避障；同\n时通过相机5初步采集作物图像，根据控制器对采集图像的分析确定数字图像采集处理设\n备是否对准作物目标位置以及根据分析结果对小车位置、云台6位置进行调整，最终确保数\n字图像采集处理设备对准作物目标位置后进行图像获取，然后将获取的图像存储在数据处\n理模块或经过解码压缩处理后通过无线通信模块传输到服务器，客户端1通过身份验证后\n通过远程管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物图像信息。\n[0041] 所述的视频采集模块21包括相机5、云台6和解码压缩模块36组成，其中解码压缩\n模块36采用TI公司的TVP5150AM视频解码芯片和离散余弦变换DCT，可对相机5采集的图像\n进行解码和压缩；\n[0042] 所述的3G无线收发模块32由3G无线模块46、UART模块45和异步通讯收发器44组\n成，其中3G无线模块46采用华为EM770W模块，用于服务器2和数字图像采集处理设备3之间\n的无线通信，实现图像、数据、控制命令的无线传输以及通过服务器2或客户端1对数字图像\n采集处理设备3进行远程控制。\n[0043] 所述的数据存储模块B 31采用南京沁恒电子有限公司推出的USB-Host器件CH375\n和普通U盘，通过EMIF接口24与控制器主机板25连接，用于存储采集的图像和相关数据，以\n便于今后数据回放、分析。\n[0044] 所述的数据存储模块A 22由AMD公司的AM29LV033C型FLASH芯片和Hynix \nSemiconductor公司的HY57V283220T型SDRAM芯片组成，分别作为程序存储器和数据存储器\n使用。\n[0045] 所述的CPLD器件30采用EPM7128AETC型芯片。\n[0046] 所述的异步通讯收发器44采用TI公司的TL16C752B异步通讯收发器。\n[0047] 所述的测距传感器4为P+F倍加福超声波传感器UC500-30GM-IUR2-V15。\n[0048] 所述的云台6为全方位智能控制的MV-3999S可旋转云台，内部设置有专业智能云\n台控制/解码器。\n[0049] 所述的相机5为配套有电动伸缩镜头的高分辨率相机。\n[0050] 实施例2：本发明由滑轮10、绳索11和滚子12组成的云台和相机竖直方向驱动机构\n也可采用螺母螺杆机构或滚珠丝杠机构替代。\n[0051] 实施例3：本发明测距传感器4也可采用激光传感器替代。\n[0052] 实施例4：本发明CPLD器件30可用Altera公司的EPM240替代。\n[0053] 实施例5：本发明的SDRAM存储器37和FLASH存储器38分别可用Hynix公司的\nHY57V641620E(L/S)T(P)和S29GL064A或S29GL032A代替。\n[0054] 本发明一种智能化移动车载式远程作物数字图像采集方法包括以下几个步骤：\n[0055] 步骤1，移动小车14置于田间作物行内，小车正前方作物行地头设置垂直安装的平\n板，接通电源并进行开机自检；\n[0056] 步骤2，自检正常后，通过客户端1连接服务器2或人机对话装置35接收设定的小车\n行走速度、图像拍摄间隔和作物图像初步预定拍摄高度；\n[0057] 步骤3，在控制单元13控制下，将两个测距传感器4采集的实时距离作为小车驱动\n轮电机的控制信号，通过CPLD器件30传送给控制器主机板25的外部扩展总线27，确保小车\n沿着作物行直线行驶或避障；\n[0058] 步骤4，随着移动小车14沿着作物行的移动，控制单元13控制下，通过相机5初步采\n集作物图像并对图像进行背景分割、特征提取等操作；\n[0059] 步骤5，通过升降电机19调节相机5在竖直方向的高度，通过云台6调节相机5在水\n平面的旋转角度，最终确保数字图像采集处理设备3对准作物目标位置；\n[0060] 步骤6，待相机5摄像头对准目标物且视场角合适后，控制单元13控制下，相机5按\n照步骤1-2预先设定的图像拍摄间隔采集图像，并将获取的图像存储在数据存储模块A22或\n数据存储模块B31，也可经过解码压缩处理后通过3G无线收发模块32传输到服务器2，客户\n端1通过身份验证后通过远程管理软件远程访问作物图像数据，查询、下载、上传、编辑作物\n图像信息。\n[0061] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是\n两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本\n发明中的具体含义。\n[0062] 最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，参照较\n佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技\n术方案进行修改和等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发\n明的权利要求范围内。