摘要：介紹了基于TMS320DM642的農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的工作原理，闡述了機器視覺硬件系統(tǒng)原理，分析了圖像識別算法和基于RF5參考架構(gòu)的軟件框架設(shè)計方案。經(jīng)論證，該識別算法可靠、穩(wěn)定、實時性好，系統(tǒng)能實時對旱田作物（棉花、小麥、玉米等）及果樹（或道路兩旁林木）進行實時噴藥。
　　目前使用的絕大多數(shù)噴藥機械，其農(nóng)藥的噴灑過程是通過人工操作，由噴藥員根據(jù)經(jīng)驗來決定化學藥劑的使用時間、地點和劑量，而成熟經(jīng)驗的獲得、傳播、掌握受到積累年限、文化水平、傳播媒介等因素的制約而難以得到普遍應(yīng)用，造成農(nóng)用化學劑的濫用。另外在整個農(nóng)藥噴灑作業(yè)中，操作人員勞動強度大，而且操作人員直接接觸農(nóng)藥，人身極易受到農(nóng)藥的傷害。同時由于人工操作，整個農(nóng)藥噴灑作業(yè)效率不高。研究智能農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的目的是以旱田作物（棉花、小麥、玉米）、果樹（或
　　
　　圖1 農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　
　　圖2系統(tǒng)硬件框圖
　　道路兩旁林木）為施藥目標，實時采集目標狀態(tài)圖像，利用圖像處理技術(shù)對圖像進行處理與分析，對何時、何處施藥做出科學決策并自動控制完成施藥作業(yè)。
　　農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)工作原理
　　智能農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集卡、調(diào)理電路、儲液槽、液體泵、流量傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溢流閥、比例減壓閥、噴桿、噴頭等。系統(tǒng)如圖1所示。儲液槽內(nèi)裝有藥液，當泵啟動后，液體通過溢流調(diào)壓閥、壓力傳感器、比例減壓閥和流量傳感器由噴頭噴出。流量傳感器和速度傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡將藥液流量、拖拉機行駛速度傳送給計算機，然后由計算機調(diào)節(jié)比例減壓閥，確定合適的壓力值。計算機根據(jù)壓力傳感器的輸入調(diào)節(jié)溢流調(diào)壓閥保證管路中壓力保持恒定。
　　機器視覺系統(tǒng)采用兩路CCD視頻輸入，從兩個角度采集作物圖像，DM642實時處理圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)處理的結(jié)果向CPLD的擴展IO發(fā)出控制信號，判斷是否噴灑農(nóng)藥。
　　機器視覺硬件系統(tǒng)原理
　　系統(tǒng)采用TI公司的TMS320DM642芯片作為主處理器。TMS320DM642是專用于數(shù)字媒體應(yīng)用的高性能32位定點DSP，工作主頻最高達720MHz，處理性能可達5760MIPS，強大的圖像處理能力為系統(tǒng)的實時性和可靠性提供了有力的保證。
　　硬件組成
　　硬件基本框圖如圖2所示，這里簡單介紹視頻輸入和視頻輸出部分。
　　視頻輸入部分
　　為準確、全面的辨別作物，本系統(tǒng)分別從兩個不同角度采集棉籽的圖像以進行識別。DM642有三個視頻口，每個端口可以接兩路視頻，本系統(tǒng)采用VP2口作為視頻輸入端口，視頻輸入端將從攝像頭采集的模擬信號由TVP5150轉(zhuǎn)化為CIF（352×288），YUV （4:2：2），ITU-R BT.65格式，內(nèi)嵌同步信號發(fā)送到DM642的VP2口。圖3為TMS320DM642和TVP5150的硬件連接示意圖［2］。
　　系統(tǒng)采用最為簡化的連接線路，將雙方的IIC總線接口SCL和SDA互連，TVP5150的視頻輸出端口D［0~7］和DM642的VP口相連。由于視頻流采用ITU-R BT.65格式，圖像的行同步、場同步信號均內(nèi)嵌在視頻數(shù)據(jù)流中的EAV和SAV時基信號中，視頻口只需要視頻采樣時鐘和采樣使能信號（控制采樣開始）即可，TVP5150用系統(tǒng)時鐘SCLK提供采樣時鐘，用可編程輸出引腳GPCL提供采樣使能。