[發明專利]一種旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法

有效

• 申請號: 202010847007.2
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111886982B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張敏;吳崇友;蔣展;蔣蘭;吳俊;湯慶
• 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: A01C11/00
• 分類號: A01C11/00;G01D21/02;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 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

1.一種旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于：所述檢測系統包括移栽機、工業相機、工控機和距離傳感器，工業相機和距離傳感器均安裝于移栽機的栽植行機架，工業相機和距離傳感器均與地面垂直，所述工業相機采集移栽的秧苗圖像并傳輸至工控機，距離傳感器實時采集工業相機與地面的垂直距離并傳輸給工控機，工控機收到圖像信息和距離數據后，進行秧苗栽植狀態檢測判斷，工控機的顯示器顯示檢測判斷后的秧苗栽植質量信息，當秧苗的栽植質量不符合預設質量要求時，工控機提醒用戶；

檢測方法具體包括以下步驟：

S1、建立工業相機動態標定系數，即：根據工業相機像素、工業相機距離地面高度H參數建立工業相機像素和實際秧苗幾何長度之間的標定系數k；

S2、獲取秧苗樣本數據，即：移栽秧苗過程中，通過工業相機實時采集栽植行的秧苗栽植圖像，通過距離傳感器實時采集拍攝某一栽植行秧苗圖像時工業相機距離地面的高度；

S3、對移栽的秧苗圖像預處理；

S4、對秧苗進行位置識別，即：將預處理后的秧苗圖像結合步驟S1所得標定系數k來確定圖像中秧苗投影后的實際幾何形狀尺寸；然后采用圖像分割和邊緣檢測方法來識別圖像中每株秧苗葉片的面積，通過面積計算該栽植行中每株秧苗的幾何形心位置；

S5、進行秧苗的狀態檢測識別，秧苗的狀態包括空穴、倒伏和露苗；

①空穴判斷：根據步驟S4獲取的每株秧苗的葉片幾何形心位置，計算相鄰兩株的歐式距離，然后以相鄰兩株的歐式距離和移栽機設定的移栽株距進行比較：

當滿足時，則判斷相鄰兩株秧苗之間有（n-1）株空穴，其中為秧苗田間實際株距的標準偏差，n是倍數關系，具體是指實際株距與理論株距比值；

②倒伏判斷：假定秧苗的莖稈軸心線與垂直于地面的夾角為，秧苗高度為P，秧苗傾斜后的實際葉片幾何形心位置與該秧苗的理論中心位置之間的距離為，；在預處理后秧苗圖像中，秧苗若傾斜則有投影，然后以理論秧苗栽植位置為圓心且為半徑作圓A，以理論秧苗栽植位置為圓心且P為半徑作圓B；

如果栽植的秧苗實際葉片幾何形心位置落入圓A的區域內，即，則判斷秧苗為未倒伏狀態；

如果栽植的秧苗實際葉片幾何形心位置超出圓A的區域且未超出圓B的區域時，則判斷秧苗為倒伏狀態；

③露苗判斷：在預處理后的秧苗圖像上，當栽植的秧苗實際葉片幾何形心位置超出圓B的區域時，判斷為該秧苗處于露苗狀態。

2.根據權利要求1所述的旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于：所述距離傳感器包括紅外傳感器、激光傳感器和超聲波傳感器。

3.根據權利要求1所述的旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于：所述工業相機和距離傳感器兩者位于同一水平高度，且均位于栽植行后方，移栽機工作過程中工業相機和距離傳感器一起隨著栽植作物單元移動。

4.根據權利要求1所述的旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于；所述步驟S1標定系數的具體標定方法為：

采用一標準靶塊，在不改變工業相機和秧苗幾何長度參數前提下，只改變工業相機相對地面的垂直高度H，然后建立標準靶塊與拍攝的圖像像素點個數之間的對應關系，得到校標定系數k=L/L₀；

其中L為標準靶塊的圖像像素點個數，L₀為標準靶塊的標準尺寸。

5.根據權利要求1所述的旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于；所述步驟S3中秧苗圖像預處理的具體方法為：

步驟S3.3、先對步驟S2所采集的移栽秧苗圖像依次進行灰度化處理、圖像降噪處理以及圖像增強處理；

步驟S3.4、通過自適應閾值分割算法對步驟S3.3處理后的圖像進行二值化處理，然后將利用二值化后的圖像結合工業相機像素與實際長度的標定系數確定秧苗的實際幾何尺寸。

6.根據權利要求1所述的旱地栽植作業質量實時檢測系統的檢測方法，其特征在于：采用超綠算法進行圖像灰度處理和大津閥值法自適應選取二值化閥值；采用小波閥值降噪法對圖片進行圖像降噪，采用小波變換對圖像進行圖像增強。