基于线阵CCD的玉米播种均匀性在线检测技术研究

摘要

精密播种现在已成为播种作业中一个最具研究潜力的热门话题。随着现代设施农业的发展,如何实现播种设备高速度、高精度的精密播种,并对精密播种机的工作运行状态进行快速检测。因为农机站在评估精密播种机的性能和质量需要很大的人力和物力,为了提高对播种机质量评估速度,提出了线阵CCD的玉米播种均匀性间接检测的方法。而播种均匀性是衡量播种机好坏的重要依据之一,所以快速准确地检测出播种种子的均匀性,就能对播种机性能做出快速的判断。本文针对播种均匀性检测的准确、可靠、快速和实验台的自动控制进行研究。所做的工作包括以下几方面:
　　 1、研究基于线阵CCD实时处理技术的精密播种检测试验系统。该系统实现对播种机进行实时地、在线地的播种均匀性检测,为检测播种均匀性提供了一个全新有效方法。
　　 2、研究线阵CCD图像动态采集硬件系统的组成结构。摄像头部分主要是由快速彩色线阵CCD为核心的摄像头,在照明系统下,对动态图像进行采集。图像处理MCU硬件部分对摄像头采集和采集图像数据进行控制。传输与显示部分实现数据快速传输,将传输到计算机内存中的数据图像运用拼接软件系统逐帧拼接,实现了序列帧图像拼接成一幅图像。
　　 3、研究基于线阵CCD帧图像逐一拼接技术。根据种子实际分布情况,进行实时动态采集,对采集到的帧图像的逐一拼接问题进行深入学习和研究。阐述帧图像逐一拼接的拼接原理。提出帧图像逐一拼接的方法,该方法是以种子本身为特征点。通过种子本身为特征点实现相邻帧图像的匹配与拼接。通过对帧图像进行二值化处理,实现了种子与背景分割,实现了冗余数据的去除,减少传输数据和计算机处理时间。
　　 本文的创新:
　　 1、提出了一种有效减少线阵CCD帧图像数据传输量的方法。该方法设计两个方面:第一,对采集到的每帧图像利用阈值法进行有无目标图像的判断,有目标图像则进行处理并传输,反之不传输；第二,对于要传输的帧图像,利用分割技术提取出种子的图像位置数据和大小数据,只传输这两个数据。
　　 2、提出了一种新的拼接方法,基于种子为特征点拼接方法,线阵CCD帧图像逐一拼接,避免线阵CCD帧图像拼接后的失真。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 研究背景

1.2 课题的研究目的、意义、现状和趋势

1.2.1 研究目的和意义

1.2.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

2 检测系统的研究与分析

2.1 系统的组成及其作用

2.2 系统检测工作原理

2.3 播种间接检测实验系统的构建

2.3.1 采集系统的硬件组成

2.3.2 MCU硬件系统图像处理硬件组成

2.3.3 数据传输与计算机处理组成

2.4 检测系统的光照环境的构建研究

2.5 摄像头采集方位研究

3 动态种子图像的采集与分割技术分析

3.1 引言

3.2 动态帧图像采集方法研究

3.3 动态帧图像采集方式

3.3.1 逐场采集方式

3.3.2 线阵CCD帧间隔设计研究

3.4 线阵CCD帧图像减少数据传输方法研究

3.5 玉米种子目标确定分析与动态图像分割技术研究

3.5.1 图像二值化

3.5.2 二值化数据采集与DSP接口

3.6 线阵CCD帧图像存储方式研究

4 动态种子图像的拼接技术分析

4.1 引言

4.2 动态玉米种子帧图像拼接功能分析

4.3 以种子为特征点帧图像处理方法

4.4 系统用户界面

5 系统处理程序研究

5.1 DSP集成开发环境CCS概述

5.2 线阵CCD图像采集驱动的研究

5.2.1 类/微型驱动模型的应用

5.2.2 采集模式的选择和初始化

5.2.3 主程序设计

5.3 帧图像计算机C++程序关键研究

5.3.1 软件平台

5.3.2 两帧玉米图像拼接系统分析

5.3.3 动态玉米图像序列实时拼接系统设计

5.3.4 拼接稳定性优化处理研究

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献、附录

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢、附录