基于高速摄像系统的精密排种器性能检测方法及试验研究

精密播种是现代化农业技术发展的重要方向,精密排种器是实现精密播种的核心部件,排种器性能检测是改进排种器性能的重要环节。本文在现有JPS-12精密排种器性能检测试验台基础上,运用高速摄像系统对精密排种器的排种过程进行图像采集,将采集的排种图像进行处理,研究了精密排种器性能检测方法,在不同工作参数下进行试验对比。本文的主要研究工作和结论如下: 1)分析排种器性能检测系统工作原理以及试验台结构,建立由高速摄像机、光源以及计算机等组成的高速摄像检测系统。使用高速摄像机采集排种过程中种子运动的图像。 2)研究了排种图像处理方法,主要包括:提取图像R分量完成灰度化;通过差分法将图像背景去除;比较两种常见平滑滤波,采用十字形中值滤波法进行图像滤波;采用Soble算子对图像进行锐化处理;使用预处理式固定阈值法进行阈值分割,较好地去除了图像因试验台振动、自然光和周围环境等带来的噪声。提取图像中种子的特征量,完成其面积统计,并利用矩特性求出种子质心坐标。 3)对摄像机进行标定,求出排种图像中像素坐标系与实际坐标系的变换比例因子Ux,Uy。通过对采集的排种图像时间间隔和排种位置差求取,求出了种子粒距。选用基于序列帧图像种子面积和粒距的排种器性能检测方法。 4)对基于高速摄像系统的排种器性能检测系统进行安装及试验研究,着重对滚筒转速、正压差和负压差三个参数进行分析。以油菜种子为试验对象,在不同参数条件下进行播种试验。经试验对比,高速摄像检测和人工检测的排种合格率相对误差小于1%,播种变异系数相对误差小于3%,高速摄像检测法检测精度满足检测要求。对检测系统误差进行分析,指出了其中的几种主要误差。 本文着眼于排种器性能检测系统精度和实用性的提高,开展了基于高速摄像系统的排种器性能检测方法的研究。经试验验证,该方法检测精度较高,具有广泛实用价值。