基于线结构激光传感器的土壤表面粗糙度测量方法研究

摘要

土壤表面粗糙度是农作物种植、灌溉和收获等田间管理必须考虑的作业参数,也是精准农业发展中亟待解决的关键问题之一.针对土壤表面粗糙度缺乏快速检测手段的问题,提出一种基于线结构激光传感器的土壤表面粗糙度测量方法.利用半导体红光激光器、CCD工业相机、计算机及支架等构建测量系统,采集土壤样本的表面图像数据,借助MATLAB获取其三维点云模型,实现土壤表面的三维曲面建模并计算曲面面积.定义土壤表面三维曲面面积与其平面面积的比值为表征土壤表面粗糙度的量,并通过对比4个颗粒度土壤样本的该值范围,确定了判别样本表面粗糙度的阈值.利用3种土槽旋耕土壤表面样本对系统和算法进行验证,比值处于1.214～1.939之间,检测结果均与样本实际特征相符合.该方法能够检测和判断土壤表面的颗粒粗糙程度.