我国是世界蔬菜生产和消费第一大国,目前蔬菜生产已经成为我国种植业中仅次于粮食的第二大农作物,然而蔬菜生产过程中病虫害不仅影响蔬菜外观,还影响其长势、产量及质量。目前,蔬菜病虫害防控仍大多采用化学农药,施药技术落后,在蔬菜行距、株距较大的情况下使用连续喷雾,喷头无法对靶施药,且施药次数较多,出现大量药液无效沉积且流失到空气土壤,农药利用率低且浪费严重,造成环境污染、叶面农药残留超标。针对以上问题,本文以大田白菜为作业对象,根据大田白菜显著颜色特征,设计基于机器视觉的对靶喷雾系统,将连续喷雾方式变为间歇性施药,喷头间距可根据实际作物种植行距自动调节对行,实现精准施药,有效减少农药浪费和避免污染环境。取得如下主要研究成果:（1）设计了对靶喷雾系统行走底盘。对靶喷雾系统行走底盘包括车架、行走轮、转向机构和喷雾工作部件,喷雾工作部件由喷头间距调节机构、喷头高度调节机构及喷雾管路三部分组成。行走底盘采用电动轮和自动转向梯形机构,结合控制系统可实现远程控制自动行走,达到人车分离、人药分离的作业目标;喷头间距调节机构利用桁架杆结构的平行四边形框架特性来实现喷头喷雾间距的连续调节,实现对行施药的目的;喷头高度调节机构通过千斤顶结构和伸缩喷杆实现喷头工作高度的调节,满足不同高度作物的施药作业要求;喷雾管路药液经隔膜泵加压再由电磁阀控制喷雾。（2）开发了对靶喷雾控制系统的硬件电路和软件程序。以STC89C52单片机为控制核心,采用蓝牙模块建立移动设备与喷雾系统之间的无线通信,且在智能手机上设计了喷雾底盘通信界面,可以发送指令控制喷雾底盘行走和调节喷雾参数,还可以显示喷雾底盘行走速度和药箱液量信息;采用PCF8591模块输出模拟信号实现行走轮速度的调节,通过AD模拟输入通道结合传感器实现行走速度和药箱液量信息的采集;驱动电路实现微处理器对电机、电推杆、隔膜泵、电磁阀、电动轮等执行元件的控制;应用Open MV视觉模块实现作物靶标的识别,根据靶标方位等信息控制喷雾装置自动对行对靶施药。（3）研究了绿色作物的图像识别与分割算法。对不同颜色因子和阈值分割方法的图像分割效果进行了分析,提出了一种基于高斯双边滤波和超绿算法的大田白菜图像分割方法,可实现不同光照条件下白菜图像的准确分割,且基于边缘检测提取了大白菜轮廓和中心点特征。（4）测试了对靶喷雾系统性能。为测试对靶喷雾系统的性能,对其控制系统响应时间、对行误差、雾滴分布均匀性及田间实际喷雾效果进行了测试。结果表明:控制系统响应时间为344ms;作物行距45、55、65cm对行偏差分别为7.6,8.2,7.2mm;喷雾系统行走速度、喷雾流量、喷雾距离对雾滴分布均匀性影响显著,通过二次旋转正交试验确定最佳工作参数为行走速度0.39m/s,喷雾流量340.76m L/min,喷雾距离42.22cm,沉积变异系数最小为13.11%;与连续喷雾方式相比大白菜株距40、50、60cm节药率分别为6.13%、25.80%、37.04%。