[發明專利]油菜移栽田間作業質量在線監測系統及其監測方法

有效

• 申請號: 201910705193.3
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN110319887B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 張敏;蔣展;蔣蘭;吳崇友;肖體瓊;吳俊
• 申請（專利權）人: 農業農村部南京農業機械化研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;A01C11/02
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

1.油菜移栽田間作業質量在線監測系統，包括移栽裝置和安裝于移栽裝置后方的仿形機構，其特征在于：還包括移栽監測系統，所述移栽監測系統包括連接在移栽裝置后擋板側面的距離傳感器、位于移栽裝置尾部橫梁上的可調節支架和固定安裝于所述可調節支架上的外箱體；所述外箱體內設有相機、工控機以及校準傳感器；所述距離傳感器用于監測仿形機構中連桿到擋板側面之間的水平距離；所述校準傳感器用于測量工業相機距離地面的高度。

2.根據權利要求1所述的油菜移栽田間作業質量在線監測系統，其特征在于：當移栽裝置準備作業時，仿形機構控制其下落，連桿到后擋板側面之間距離減小，當距離小于閉合節點值時，距離傳感器信號傳輸至工控機，工控機控制相機與校準傳感器電路的閉合；當距離大于斷開節點值時，距離傳感器信號傳輸至工控機，工控機控制相機、校準傳感器的電源斷開；當相機，校準傳感器處于工作狀態時，工控機中對拍攝的圖像進行處理，不斷計算并反饋給操作者；當計算值小于設定指標時，可實時發出警示信號提醒操作者。

3.一種油菜移栽田間作業質量在線監測系統的監測方法，其特征在于包括以下幾個步驟：

第一步、校準數據庫的建立

1.1)選擇量程為L₁，刻度明顯的直尺作為標定對象，將直尺固定于地面；

1.2)將相機固定在高度可以調節的支架上，通過支架高度的調節，帶動校準傳感器的高度變化；

1.3)從距離地面50cm高度開始，到250cm止，每1cm拍攝一張照片，一共拍攝200張照片；

1.4)圖片進行打印，測量圖片上固定刻度的直尺的長度L_X’；

1.5)多次拍攝，取測量的平均值作為L_X；

1.6)以距離地面高度為橫坐標，為縱坐標，建立散點圖，得到擬合的函數圖像；

第二步、油菜移栽后的圖像處理步驟

2.1)對油菜移栽后的圖像進行拉普拉斯銳化，提高圖像的對比度；

2.2)基于Otsu方法對圖像進行二值分割；

2.3)利用M個半徑不同圓形的結構元素對圖像進行腐蝕，得到腐蝕后圖像M1，利用N個邊長不同的正方形的結構元素對腐蝕后圖像M1進行膨脹，選出異常連通域最少的組合即為最優的膨脹結構元素；

2.4)利用最優的腐蝕膨脹結構元素對二值圖像進行先腐蝕后膨脹，得到圖像A；

2.5)根據分水嶺分割算法，得出圖像A的輪廓和面積，計算出質心；

2.6)依次將照片進行配準，計算出相鄰的連通域質心之間的歐式距離X；

第三步、工控機計算校正步驟

3.1)根據校準傳感器數據得出的函數圖像，工控機經過插值計算得到實際高度對應的誤差系數K；

3.2)工控機計算得到綜合距離Y，Y＝K^-1×X，當Y≥300mm時，即為漏栽，當Y300mm時，即為正常移栽狀態，記錄穴盤苗數M，漏栽數目M₀；

3.3)輸出株距Y，漏栽率P，

3.4)當P≥8％時，開始觸發報警狀態，提醒操作員移栽機發生故障。