项目名称

基于嵌入式的农作物图像采集系统

项目类型

创新训练项目

申请经费

5000元

起止时间

2012 年  5月     至  2014 年  5月

申   请  团  队

姓名

学号

年级

所属学院及专业

联系电话

E-mail

1009054131

10

信息电子技术学院电子信息工程一班

1009054129

10

信息电子技术学院电子信息工程一班

0909054119

09

信息电子技术学院电子信息工程一班

0909064108

09

信息电子技术学院通信工程一班

指  导  教  师

姓名

职务/职称

副院长/副教授

电话

E-mail

工作

单位

大学信息电子技术学院

企 业 指 导 教 师

姓名

职务/职称

电话

E-mail

工作

单位

一、立项依据（研究目的、意义,国内外研究现状及发展动态）

研究目的、意义：

在我国，限制我国农业发展的瓶颈之一就是智能科技在农业的应用还不广泛，农业劳动生产效率低,特别是在东北、新疆等耕作面积比较大的地区，在观察了解农作物生长状态时主要是依赖于人工巡察方式,不仅费时费力，还增加生产开支。因此，充分利用信息采集技术辅助农业生产的思想应用前景尤为可观。基于这一点我们研究搭载于小型无人飞机的农田作物生长状况的图像采集系统，来对大范围种植的农作物生长进行跟踪观察。

该信息采集系统应用到大田种植上将大大减轻人工巡察作物生长状况带来的不便。例如：巡查时对大田中间部分作物生长状况了解有限制；人工巡查是比较费时费力；为及时的了解情况，频繁地去巡查，将加大生产投入……利用先进的技术来观察植物的生长状态，与人工巡查相比，最大的好处就是能够降低人力物力的投入，并且能提高生产效率。对生长环境状态要求比较高的植物来说，更能避免因为人为因素而造成生产损失，智能化的系统对于档次较高的经济作物有更重要的意义。

国内外研究现状及发展动态：

目前，国外已经出现了一批商品化的农情信息采集软硬件产品，软件设计功能强大，尤其是在图形处理、可视化分析方面技术比较成熟，硬件设计上考虑到系统应用的实际环境，可满足机载或徒步采集的不同要求。国内基于GPS和GIS的农情信息定位采集系统的研究较国外起步晚，多数还处于人工采集阶段。

一些科研院所正积极着手开发适于中国国情的农情信息采集系统，主要有：

1)以单片机为核心进行开发，结合GPS技术实现对某几个农情信息要素(如土壤水分、养分、电导率等)的定位测量，然后将采集的信息在GIS平台上进行事后管理和分析，这类设备功能简单、实用、开发成本较低，但功能过于单一。

2)在便携式计算机上进行开发，可实现大量农情信息现场快速采集及可视化分析处理。目前已开发了能够实现农情信息采集的通用型软件.但便携式计算机存在体积和质量较大、强光下操作不便等问题。

3)基于嵌入式农情信息采集系统的开发。该系统体积小、功耗低、功能强、可靠性高。随着嵌入式系统的快速发展，其相关的技术也在不断成熟，开发基于嵌入式的农情信息采集系统必将成为今后的主要发展方向。

二、项目研究内容、研究目标,以及拟解决的关键技术问题

研究内容、研究目标：

本项目研究内容是围绕着“如何采集作物生长状况？”、“如何远距离传输回采集的信息？”、“如何对采集的信息进行处理？”等问题，开发出功能适当、界面友好、符合用户使用习惯的农田作物图像采集系统。

基于以上几点我们的研究目标是制作出搭载于小型无人飞机上的农作物图像采集系统。该系统通过GPS获取田间位置信息，照相机采集作物生长状况图像，远距离无线传输传回现场信息，并对接收的图像进行相关的处理，将处理结果反馈给用户，为用户实施科学种田的决策提供依据。

拟解决的关键技术问题：

1、利用远距离无线传输技术，确保传输距离和传输质量；

2、基于嵌入式的模块驱动、用户界面开发；

3、利用多种图像处理方法，对不同作物的多种状态分析处理。

三、研究方案、技术路线

研究方案：

（1）主控制器

系统的核心控制及相关信息处理。选用ARM11为主控制器，该处理器性能卓越，实现的硬核则是为了满足那些极高性能和速度要求的应用。它包含了多媒体处理指令来加速视频和音频处理，而且它的新型存储器系统进一步提高了操作系统的性能，同时也节省实现的成本和时间。

（2）照相机

本系统的核心传感器，对指定的农田区域进行图像采集。

（3）GPS模块

飞行器的位置坐标进行监测。由ARM进行接收反馈的地理坐标，将地理位置与图像相关联，然后经过无线数据传输模块传回操作终端。

（4）数据传输模块

通过大功率Wifi对数据进行无线传输，也是用户与整个系统的通信通道。

 （5）人机交互

采用基于嵌入式的图形界面编程，完成信息显示，方便用户查看。

技术路线：

四、项目特色与创新之处

1、远距离Wifi网络的无线传输技术在农业上的应用；

2、多种图像方法处理不同作物的多种生长状态信息。

五、年度计划

1、2012年6月~~2012年9月：查找相关资料，咨询专业人士，实地调研；

2、2012年10月~~2012年12月：根据收集的资料，分析问题，指定方案，

3、2013年1月~~2013年10月：根据指定的方案，进行功能模块软件开发；

4、2013年11月~~2013年12月：制作硬件电路并调试；

5、2014年1月~~2014年4月：软硬件整体组合、调试、优化；

6、2014年5月：结题。

六 、预期成果（专利、论文、产品或装置）

1、制作样机

2、撰写论文

3、申请专利

七、项目责任人承诺

在获得立项后，本人将与项目组成员团结一致，努力做好该项目的研究工作，实现制定的目标。如果因主观原因导致项目执行不力，未达到预期目标，本人与项目组成员愿意承担相应损失。

负责人签名：

年   月   日

经费预算

支出项目

金额（元）

计算依据

会议费/差旅费

200.00

采购元器件、定做壳体等

论文版面费

400.00

电子制作等相关电子杂志版面费为400元左右

专利申请费

2000.00

实用新型专利申请费2000元

实验材料费

2000.00

ARM11开发平台、小型无人飞机、照相机、Wifi无线模块、电阻包 、电容包 、三极管包 、电池 、电路板等

其他

400.00

参考书、万用表、烙铁、焊锡、稿纸等

总计（元）：                                                         5000元

导师意见：

签名：            年   月    日

学院意见：

签名：      盖章      年   月    日

学校专家评审意见：

负责人签名：      盖章     年   月   日

学校意见：

签名：      盖章      年   月    日