摘要：介紹了基于TMS320DM642的農藥噴灑系統的工作原理，闡述了機器視覺硬件系統原理，分析了圖像識別算法和基于RF5參考架構的軟件框架設計方案。經論證，該識別算法可靠、穩定、實時性好，系統能實時對旱田作物（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噴藥機械，其農藥的噴灑過程是通過人工操作，由噴藥員根據經驗來決定化學藥劑的使用時間、地點和劑量，而成熟經驗的獲得、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用，造成農用化學劑的濫用。另外在整個農藥噴灑作業中，操作人員勞動強度大，而且操作人員直接接觸農藥，人身極易受到農藥的傷害。同時由于人工操作，整個農藥噴灑作業效率不高。研究智能農藥噴灑系統的目的是以旱田作物（棉花、小麥、玉米）、果樹（或
　　
　　圖1 農藥噴灑系統結構圖
　　
　　圖2系統硬件框圖
　　道路兩旁林木）為施藥目標，實時采集目標狀態圖像，利用圖像處理技術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。
　　農藥噴灑系統工作原理
　　智能農藥噴灑系統由數據采集系統、控制系統和機器視覺系統組成。數據采集系統和控制系統主要包括數據采集卡、調理電路、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。系統如圖1所示。儲液槽內裝有藥液，當泵啟動后，液體通過溢流調壓閥、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數據采集卡將藥液流量、拖拉機行駛速度傳送給計算機，然后由計算機調節比例減壓閥，確定合適的壓力值。計算機根據壓力傳感器的輸入調節溢流調壓閥保證管路中壓力保持恒定。
　　機器視覺系統采用兩路CCD視頻輸入，從兩個角度采集作物圖像，DM642實時處理圖像數據，根據處理的結果向CPLD的擴展IO發出控制信號，判斷是否噴灑農藥。
　　機器視覺硬件系統原理
　　系統采用TI公司的TMS320DM642芯片作為主處理器。TMS320DM642是專用于數字媒體應用的高性能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轉化為CIF（352×288），YUV （4:2：2），ITU-R BT.65格式，內嵌同步信號發送到DM642的VP2口。圖3為TMS320DM642和TVP5150的硬件連接示意圖［2］。
　　系統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、場同步信號均內嵌在視頻數據流中的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用系統時鐘SCLK提供采樣時鐘，用可編程輸出引腳GPCL提供采樣使能。