一种针对农作物害虫的喷药方法及喷药系统技术领域
本发明涉及图像处理以及自动化控制领域，具体涉及一种针对农作物害虫的喷药
方法及喷药系统。
背景技术
农作物病虫害是我国的主要农业灾害之一，它具有种类多、影响大、并时常暴发成
灾的特点，其发生范围和严重程度对我国国民经济、特别是农业生产常造成重大损失。我国
农作物常见的有以下种类的病虫害：稻飞虱、白粉病、玉米螟、棉铃虫、小麦锈病、棉蚜、稻纹
枯病、稻瘟病、麦蚜、麦红蜘蛛、蝗虫、麦类赤霉病等，已成为严重影响我国农业生产的重大
病虫害，而向农作物喷洒农药已成为防治病虫害的主要手段。由于成虫的耐药性更强，因此
最好对害虫的虫卵喷洒农药，这样能够更好的防治病虫害。
随着农业自动化的发展，农作物田地中普遍设置有喷药器，喷药器可以自动的向
其附近的农作物喷洒农药，为了保证灭虫效果，喷药器通常会进行大范围覆盖式的农药喷
洒。
但是农药对于人类同样具有毒副作用，大范围覆盖式的农药喷洒会加大农作物上
的药物残留，增加对农作物的药物污染，进而加大对人类健康造成的威胁。
发明内容
本发明提供一种针对农作物害虫的喷药方法及喷药系统，用于解决现有技术中农
作物的药物污染严重的问题。
本发明实施例的一方面提供了一种针对农作物害虫的喷药方法，包括：
喷药系统获取目标农作物的第一图像；
所述喷药系统识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域；
所述喷药系统根据所述目标图像区域确定喷药信息，所述喷药信息包括目的喷药
位置信息，所述目的喷药位置信息用以指示所述目标农作物上的目标区域相对于喷药器喷
头的位置，所述目标区域为所述目标图像区域在所述目标农作物上的对应区域；
所述喷药系统根据所述喷药信息控制所述喷药器向所述目标区域喷药。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在喷药系统获取目标农
作物的第一图像之后，在所述喷药系统识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域之
前，所述方法还包括：
所述喷药系统利用预先训练出的害虫分类器对所述第一图像进行分类；
所述喷药系统根据分类结果判断所述第一图像中是否包括害虫；
若是，则所述喷药系统触发识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域的操
作。
结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能
的实现方式中，在所述喷药系统识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域之后，在所
述喷药系统根据所述目标图像区域确定喷药信息之前，所述方法还包括：
所述喷药系统计算所述目标图像区域的害虫参数；
所述喷药系统判断所述害虫参数是否满足预设的喷药条件；
若是，则所述喷药系统触发根据所述目标图像区域确定喷药信息的操作。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式
中，所述害虫参数包括害虫数目、和/或害虫密度。
结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式
中，所述喷药信息还包括待喷药的目标药量信息；
所述喷药系统根据所述目标图像区域确定所述目标药量信息包括：
所述喷药系统根据所述目标图像区域的害虫参数确定所述目标药量信息。
结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式、第一方面的第二种可能的实
现方式、第一方面的第三种可能的实现方式和第一方面的第四种可能的实现方式中任意一
种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，在所述喷药系统识别所述第
一图像中害虫所在的目标图像区域之后，在所述喷药系统根据所述目标图像区域确定喷药
信息之前，所述方法还包括：
所述喷药系统识别所述目标图像区域的害虫类型；
所述喷药信息还包括待喷药的施药种类；
所述喷药系统根据所述目标图像区域确定所述施药种类包括：
所述喷药系统根据所述目标图像区域的害虫类型确定所述施药种类。
本发明实施例的第二方面提供了一种针对农作物害虫的喷药系统，包括：
获取模块，用于获取目标农作物的第一图像；
区域识别模块，用于识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域；
喷药信息确定模块，用于根据所述目标图像区域确定喷药信息，所述喷药信息包
括目的喷药位置信息，所述目的喷药位置信息用以指示所述目标农作物上的目标区域相对
于喷药器喷头的位置，所述目标区域为所述目标图像区域在所述目标农作物上的对应区
域；
喷药控制模块，用于根据所述喷药信息控制所述喷药器向所述目标区域喷药。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述喷药系统还包括：
分类模块，用于利用预先训练出的害虫分类器对所述第一图像进行分类；
第一判断模块，用于根据分类结果判断所述第一图像中是否包括害虫；
第一触发模块，用于当所述第一判断模块判定所述第一图像中包括害虫时，触发
识别所述第一图像中害虫所在的目标图像区域的操作。
结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能
的实现方式中，所述喷药系统还包括：
计算模块，用于计算所述目标图像区域的害虫参数；
第二判断模块，用于判断所述害虫参数是否满足预设的喷药条件；
第二触发模块，用于当所述第二判断模块判定所述害虫参数满足预设的喷药条件
时，触发根据所述目标图像区域确定喷药信息的操作。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式
中，所述害虫参数包括害虫数目、和/或害虫密度。
结合第二方面的第三种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式
中，所述喷药信息还包括待喷药的目标药量信息；
所述喷药信息确定模块包括：
药量确定单元，用于根据所述害虫参数确定所述目标药量信息。
结合第二方面、第二方面的第一种可能的实现方式、第二方面的第二种可能的实
现方式、第二方面的第三种可能的实现方式和第二方面的第四种可能的实现方式中任意一
种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，所述喷药系统还包括：
类型识别模块，用于识别所述目标图像区域的害虫类型；
所述喷药信息还包括待喷药的施药种类；
所述喷药信息确定模块包括：
种类确定单元，用于根据所述目标图像区域的害虫类型确定所述施药种类。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明根据目标农作物的第一图像，可以确定第一图像中害虫所在的目标图像区
域，目标图像区域对应于目标农作物上害虫所在的目标区域，进而可以确定喷药信息，喷药
信息包括目的喷药位置信息，目的喷药位置信息用以指示目标区域相对于喷药器喷头的位
置，之后可以根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药，可见，本发明能够针对害虫位置进
行喷药，和现有技术相比，能够减少对农作物的药物污染。
附图说明
图1是本发明针对农作物害虫的喷药方法一个实施例示意图；
图2是本发明针对农作物害虫的喷药方法另一个实施例示意图；
图3是本发明针对农作物害虫的喷药系统一个实施例示意图；
图4是本发明针对农作物害虫的喷药系统另一个实施例示意图；
图5是本发明针对农作物害虫的喷药系统另一个实施例示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种针对农作物害虫的喷药方法及喷药系统，用于对害虫进
行针对性的喷药，以减少对农作物的药物污染。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是
本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范
围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第
四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理
解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示
或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于
覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限
于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产
品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于理解，下面对本发明实施例中的具体流程进行描述，请参阅图1，本发明实
施例中针对农作物害虫的喷药方法一个实施例包括：
101、喷药系统获取目标农作物的第一图像；
喷药系统可以通过图像获取模块获取目标农作物的第一图像，第一图像中包括目
标农作物的图像。
102、喷药系统识别第一图像中害虫所在的目标图像区域；
喷药系统获取目标农作物的第一图像之后，可以对第一图像进行图像识别，识别
第一图像中害虫所在的目标图像区域。比如，可以预先构建害虫的参考模型，利用害虫的参
考模型来识别第一图像中的害虫，并确定害虫所在的目标图像区域。若未从第一图像中识
别到害虫，则可以不对目标农作物进行喷药。
103、喷药系统根据目标图像区域确定喷药信息；
喷药系统识别第一图像中害虫所在的目标图像区域之后，可以根据目标图像区域
确定喷药信息。目标图像区域对应于目标农作物上害虫所在的目标区域，根据目标图像区
域在第一图像中的位置等信息可以确定目标区域相对于图像获取模块的位置信息，根据图
像获取模块和喷药器喷头的相对位置，可以根据目标区域相对于图像获取模块的位置信息
确定目标区域相对于喷药器喷头的位置。因此，喷药信息可以包括目的喷药位置信息，目标
喷药位置信息用以指示目标农作物上的目标区域相对于喷药器喷头的位置，目标区域为目
标图像区域在目标农作物上的对应区域。
104、喷药系统根据喷药信息控制喷药器喷药。
喷药系统确定喷药信息之后，可以根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药。
本发明根据目标农作物的第一图像，可以确定第一图像中害虫所在的目标图像区
域，目标图像区域对应于目标农作物上害虫所在的目标区域，进而可以确定喷药信息，喷药
信息包括目的喷药位置信息，目的喷药位置信息用以指示目标区域相对于喷药器喷头的位
置，之后可以根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药，可见，本发明能够针对害虫位置进
行喷药，和现有技术相比，能够减少对农作物的药物污染。
由于成虫的耐药性更强，因此最好对害虫虫卵喷洒农药，这样能够更好的防治病
虫害。因此，本发明实施例中所说的害虫一般指害虫虫卵，因此在农作物上的位置比较固
定。
请参阅图2，本发明实施例中针对农作物害虫的喷药方法另一个实施例包括：
201、喷药系统获取目标农作物的第一图像；
喷药系统可以通过图像获取装置获取目标农作物的第一图像。具体的，可以在需
要监测的农作物附近架设摄像头，比如，可以在喷药器喷头的位置架设摄像头，喷药系统的
摄像头可以定期对现场的农作物进行拍摄，获取农作物图像，拍摄的时间可以根据农作物
的生长周期、害虫的繁殖周期等来确定。
202、喷药系统利用预先训练出的害虫分类器对第一图像进行分类；
喷药系统可以通过机器学习的方法，利用包含害虫的图像和不包含害虫的图像训
练出害虫分类器，害虫分类器可以确定输入的图像是否为包含害虫的图像。在获取到第一
图像之后，可以利用预先训练出的害虫分类器对第一图像进行分类。
在实际使用中，也可以采用其他方法来判断第一图像是否包含害虫，比如可以使
用无监督机器学习分类器来对第一图像进行分类，此处不做具体限定。
203、喷药系统根据分类结果判断第一图像中是否包括害虫，若是，则执行步骤
204，若否，则执行步骤212；
喷药系统利用害虫分类器对第一图像进行分类得到分类结果之后，可以根据分类
结果判断第一图像中是否包括害虫。若第一图像包括害虫，则执行步骤204，若第一图像不
包括害虫，则执行步骤212。
204、喷药系统识别第一图像中害虫所在的目标图像区域；
喷药系统判定第一图像中包括害虫之后，可以利用预先建立的害虫模型来对第一
图像进行图像识别，识别第一图像中害虫所在的目标图像区域。第一图像中可能有多个害
虫所在的区域，即存在多个目标图像区域。
步骤202和步骤203也可以不执行，而是直接对第一图像进行图像处理，识别第一
图像中的害虫，若无法识别出害虫，则说明第一图像中不包括害虫。但是，由于图像识别所
需的运算量较大，耗时较长，若对获取到的所有第一图像均进行害虫识别，将会造成系统资
源的浪费，耗费过多的时长。
205、喷药系统计算目标图像区域的害虫参数；
喷药系统确定目标图像区域之后，可以计算目标图像区域的害虫参数。害虫参数
可以包括害虫数目、害虫密度等参数中的一种或多种。由于通常情况下，喷药是针对害虫虫
卵的，虫卵尺寸比较固定，因此可以预先计算虫卵所占的像素面积，之后利用目标图像区域
的像素面积对单个虫卵所占的像素面积求商，可以计算出害虫数目。之后利用害虫数目和
对应的目标图像区域的像素面积求商，可以计算出害虫密度。
206、喷药系统判断害虫参数是否满足喷药条件，若是，则执行步骤207，若否，则执
行步骤212；
喷药系统可以预设喷药条件，比如，喷药条件可以为：若害虫数目在区间[10,20)，
且害虫密度大于4个/cm2，则判定害虫参数满足喷药条件；或者若害虫数目大于20，则判定
害虫参数满足喷药条件。喷药系统计算出目标图像区域的害虫参数之后，可以判断害虫参
数是否满足预设的喷药条件，若是，则执行步骤207，若否，则执行步骤212。
207、喷药系统识别目标图像区域的害虫类型；
若喷药系统判定害虫参数满足预设的喷药条件，则喷药系统可以进一步识别目标
图像区域的害虫类型。
接下来确定喷药信息，喷药信息包括目的喷药位置信息，优选的，还可以包括待喷
药的目标药量信息和待喷药的施药种类。
208、喷药系统根据目标图像区域的害虫类型确定施药种类；
喷药系统识别得到目标图像区域的害虫类型之后，可以根据害虫类型确定施药种
类。
需要说明的是，步骤207用于帮助喷药系统确定施药种类，因此，在实际使用中，步
骤207只要在步骤204之后，在步骤208之前执行即可。
209、喷药系统确定目标区域相对于喷药器喷头的目的喷药位置信息；
若喷药系统判定害虫参数满足预设的喷药条件，则喷药系统可以确定目标图像区
域在目标农作物上对应的目标区域为待喷药区域。之后喷药系统可以确定目标区域相对于
喷药器喷头的目的喷药位置信息。目的喷药位置信息可以简单的指目标区域相对于喷药器
喷头的方向信息，或者目的喷药位置信息也可以既包括目标区域相对于喷药器喷头的方向
信息，还包括目标区域相对于喷药器喷头的距离信息。
根据目标图像区域在第一图像中的位置可以确定目标区域相对于图像获取模块
的方向，结合图像获取模块和喷药器喷头的相对位置，可以确定目标区域相对于喷药器喷
头的方向信息。
对于目标区域相对于喷药器喷头的距离信息，喷药系统可以通过调节摄像头的焦
距或者像距等方式，使得目标区域处在焦平面上，从而能够根据成像原理计算目标区域相
对于摄像头的举例，再结合摄像头和喷药器喷头的相对位置，可以确定目标区域相对喷药
器喷头的距离信息。
以上确定目标区域相对于喷药器喷头的方向信息以及距离信息的方法仅作为举
例，而不是作为实现手段的限制。
210、喷药系统根据目标图像区域的害虫参数确定待喷药的目标药量信息；
喷药系统计算得到目标图像区域的害虫参数之后，可以根据害虫参数确定待喷药
的目标药量信息。比如，目标药量信息可以与害虫数目成正比，或者和害虫密度成正比。
步骤208、步骤209以及步骤210之间的时序关系，此处不做具体限定。
211、喷药系统按照目标位置信息、目标药量信息和施药种类控制喷药器喷药；
喷药系统确定喷药信息之后，可以按照喷药信息中的施药种类、目标位置信息和
目标药量信息控制喷药器向目标区域喷药。
212、执行其他操作。
比如，可以结束对第一图像的处理流程，不对目标农作物喷药。
上面对本发明实施例中针对农作物害虫的喷药方法进行了描述，下面对本发明实
施例中针对农作物害虫的喷药系统进行描述。
请参阅图3，本发明实施例中针对农作物害虫的喷药系统的一个实施例包括：
获取模块301，用于获取目标农作物的第一图像；
区域识别模块302，用于识别第一图像中害虫所在的目标图像区域；
喷药信息确定模块303，用于根据目标图像区域确定喷药信息，喷药信息包括目的
喷药位置信息，目的喷药位置信息用以指示目标农作物上的目标区域相对于喷药器喷头的
位置，目标区域为目标图像区域在目标农作物上的对应区域；
喷药控制模块304，用于根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药。
优选的，请参阅图4，本发明实施例中导航信息处理模块的另一个实施例包括：
获取模块401，用于获取目标农作物的第一图像；
分类模块402，用于利用预先训练出的害虫分类器对第一图像进行分类；
第一判断模块403，用于根据分类结果判断第一图像中是否包括害虫；
区域识别模块404，用于当第一判断模块403判定第一图像中包括害虫时，识别第
一图像中害虫所在的目标图像区域；
喷药信息确定模块405，用于根据目标图像区域确定喷药信息，喷药信息包括目的
喷药位置信息，目的喷药位置信息用以指示目标农作物上的目标区域相对于喷药器喷头的
位置，目标区域为目标图像区域在目标农作物上的对应区域；
喷药控制模块406，用于根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药。
优选的，请参阅图5，本发明实施例中导航信息处理模块的另一个实施例包括：
获取模块501，用于获取目标农作物的第一图像；
分类模块502，用于利用预先训练出的害虫分类器对第一图像进行分类；
第一判断模块503，用于根据分类结果判断第一图像中是否包括害虫；
区域识别模块504，用于当第一判断模块判定第一图像中包括害虫时，识别第一图
像中害虫所在的目标图像区域；
计算模块505，用于计算目标图像区域的害虫参数；
第二判断模块506，用于判断害虫参数是否满足预设的喷药条件；
喷药信息确定模块507，用于当第二判断模块判定害虫参数满足预设的喷药条件
时，根据目标图像区域确定喷药信息，喷药信息包括目的喷药位置信息，目的喷药位置信息
用以指示目标农作物上的目标区域相对于喷药器喷头的位置，目标区域为目标图像区域在
目标农作物上的对应区域；
喷药控制模块508，用于根据喷药信息控制喷药器向目标区域喷药；
类型识别模块509，用于识别目标图像区域的害虫类型。
优选的，喷药信息确定模块507可以包括：
药量确定单元5071，用于根据害虫参数确定目标药量信息；
种类确定单元5072，用于根据目标图像区域的害虫类型确定施药种类。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，
装置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。
所述的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的
方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种
逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可
以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间
的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，
可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的
部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络
单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单
元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可
以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者
说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现
出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备
(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分
步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机
存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介
质。
以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实
施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各
实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改
或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。