一种基于土壤基质的播种精度检测系统及方法

摘要

本发明公开了属于现代农业装备技术领域的一种基于土壤基质的播种精度检测系统及方法。该系统可分为土槽系统、土槽台车运动距离检测装置、图像采集装置、图像处理装置四个模块。运动的播种机播下种到静止的土壤形成种子带，图像采集装置动态采集序列图像，输入计算机进行实时图像处理分析得出并实时显示播种精度数据，同时处理系统具有播种检测数据库管理及检测报表生成功能。该检测试验系统可以对精播、条播、穴播等多种播种机的播种精度进行检测，同时可以安装多个播种机及相应多个的图像采集装置现实多通道检测试验。

说明书

技术领域

本发明属于现代农业装备技术领域，具体涉及一种基于土壤基质的播种精 度检测系统及方法。

背景技术

播种精度是衡量播种机性能与质量的重要指标，播种精度检测是评价播种 机性能和研制高质量播种机的关键环节之一。在实际农业生产中，由于播种机 播种精度不高而导致大面积漏播后，需要重复播种或人工补播；播种质量与农 作物产量息息相关，播种均匀性直接影响作物田间分布，从而影响到作物接收 光照，吸收营养等的生长情况，最终影响作物产量；显然高质量的播种机方便 了农业生产，同时增加了作物产量。因此开发快速而准确的播种精度检测系统 具有理论与现实意义。

国内外对播种精度检测的研究主要有采用光电效应、压电效应、高速摄影 法以及机器视觉等技术的检测方法，其中采用机器视觉技术的检测方法是近些 年才发展起来的，并随着计算机技术的发展而逐渐被广泛应用。目前采用机器 视觉技术的检测方法主要实现形式是：静止的播种机播下种子到运动的传送带 上，刷在传送带上的油带粘住落下的种子形成种子带，种子带通过静止的图像 采集装置后获得序列图像，序列图像传送到计算机，经过图像处理分析后得出 播种精度数据。

由于播种机实际工作时，播种机是运动的，土壤是静止的，而且播下的种 子落在土壤中后难免会产生跳动，因此上述采用机器视技术的检测方式的主要 实现形式并不能直接准确的模拟播种机的实际工况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于土壤基质的播种精度检测系统。

本发明的目的还在于提供一种基于土壤基质的播种精度检测方法。

一种基于土壤基质的播种精度检测系统，通道一播种单体1和通道二播种 单体2平行放置并固定于土槽台车3的一端，土槽台车3置于于土槽轨道13 上，远离通道一播种单体1和通道二播种单体2的一端固定有铝型材框架6， 铝型材框架6上固定有通道一CCD摄像机4和通道二CCD摄像机5，通道一 CCD摄像机4位于通道一种子带10上方，通道二CCD摄像机5位于通道二 种子带9上方，光源11位于铝型材框架6内，土槽轨道13远离通道一播种单 体1和通道二播种单体2的一端设有土槽台车运动距离检测装置12，计算机7 置于铝型材框架6内并与土槽台车运动距离检测装置12、通道一CCD摄像机 4、通道二CCD摄像机5和光源11相连接。

所述土槽台车运动距离检测装置12包括测距轮、旋转编码器、电脉冲转 换器和可编程逻辑控制器。

一种基于土壤基质的播种精度检测方法，按照如下步骤进行：

a、检查各硬件状态是否良好，确保通道一播种单体1和通道二播种单体2 已装种子、土槽轨道13无障碍物；

b、运行计算机7中存储的操作软件，让通道一CCD摄像机4和通道二 CCD摄像机5处于等待采集状态；

c、启动土槽台车3，土槽台车3台车带动播种机运动并播下种子到土槽土 壤8形成通道一种子带10和通道二种子带9，土槽台车运动距离检测装置12 不断检测台车运动距离并发出脉冲触发通道一CCD摄像机4和通道二CCD摄 像机5动态采集并生成序列图像，输入计算机7进行实时处理分析并实时显示 播种精度数据。

d、停止运行土槽台车3，查看播种精度数据，生成数据报表。

本发明的有益效果：本发明由运动的播种机播下种到静止的土壤形成种子 带，CCD摄像机动态采集序列图像，输入计算机进行实时图像处理分析得出并 实时显示播种精度数据，同时处理系统具有播种检测数据库管理及检测报表生 成功能。该检测系统可以对精播、条播、穴播等多种播种机的播种精度进行检 测，同时可以安装多个播种机及相应多个的图像采集装置现实多通道检测试 验。

附图说明

图1为本发明基于土壤基质的播种精度检测系统示意图；

图2为本发明图像拼接原理示意图；

图3为本发明基于土壤基质的播种精度检测系统模块组成图。

图中，1-通道一播种单体、2-通道二播种单体、3-土槽台车、4-通道一CCD 摄像机、5-通道二CCD摄像机、6-铝型材框架、7-计算机、8-土槽土壤、9-通 道二种子带、10-通道一种子带、11-光源、12-土槽台车运动距离检测装置、13- 土槽轨道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例基于土壤基质的播种精度检测系统，如图1所示，通道一播种单 体1和通道二播种单体2平行放置并固定于土槽台车3的一端，土槽台车3置 于于土槽轨道13上，远离通道一播种单体1和通道二播种单体2的一端固定 有铝型材框架6，铝型材框架6上固定有通道一CCD摄像机4和通道二CCD 摄像机5，通道一CCD摄像机4位于通道一种子带10上方，通道二CCD摄 像机5位于通道二种子带9上方，光源11位于铝型材框架6内，土槽轨道13 远离通道一播种单体1和通道二播种单体2的一端设有土槽台车运动距离检测 装置12，计算机7置于铝型材框架6内并与土槽台车运动距离检测装置12、 通道一CCD摄像机4、通道二CCD摄像机5和光源11相连接；土槽台车运动 距离检测装置12包括测距轮、旋转编码器、电脉冲转换器和可编程逻辑控制 器。

上述装置可分为土槽系统、土槽台车运动距离检测装置、图像采集装置、 图像处理装置四个模块(如图3所示)。

土槽系统主要由土槽轨道13、土槽台车3、土槽土壤8以及台车运动控制 系统组成；土槽台车3运行在土槽轨道13上，土槽台车3前端通道一播种单 体1和通道二播种单体2运动并播下种子到土槽土壤8，后端图像采集装置动 态采集图像。

土槽台车运动距离检测装置12主要由测距轮、旋转编码器、电脉冲转换 器和PLC(可编程逻辑控制器)组成。设计测距轮连接到土槽台车3，旋转编码 器检测测距轮每转过一圈输出一定个数的脉冲，PLC高速计数器不断接收脉冲 并通过相应的PLC程序现实每接收设定个数脉冲输出一个24V脉冲，经过电 源脉冲转换器将24V脉冲转化成5V脉冲触发CCD摄像机工作。由于测距轮 每转一圈对应台车运动一定距离，所以土槽台车运动距离检测装置12现实了 土槽台车3每运动一定距离输出一个5V脉冲。

图像采集装置主要由铝型材框架6、通道一CCD摄像机4、通道二CCD 摄像机5、光源11、计算机7组成，由土槽台车运动距离检测装置发出的5V 脉冲触发CCD摄像机采集图像，经过采集卡实现图像由模拟信号向数字信号 的转换，输入计算机完成图像采集。土槽台车运动距离检测装置12每检测到 台车运动一定距离发出一个5V脉冲，每一个脉冲触发CCD摄像机采集一帧图 像，如图2所示，分别通过相应程序可以设定土槽台车运动距离检测装置12 每次检测的距离与CCD摄像机采集的每帧图像在台车运动方向上的大小尺寸 相等，而台车的运动是沿着播种机播下种子带的长度方向的，因此在不考虑其 它误差的情况下，采集生成的序列图像按顺序首尾拼接能够无间断无重复地反 映种子带，这样从理论上就实现了图像的拼接。

图像处理装置由软硬件组成，以计算机为硬件，采用C++编程语言基于 MFC开发该检测试验系统操作软件。所采集的序列图像依次经过种子目标提 取、种子目标区域标志，种子目标分析等图像处理算法，并依据播种机试验方 法的相关国家标准文件计算得出播种精度数据。整个试验过程，动态采集图像， 实时图像处理分析并实时显示播种精度数据，同时数据可以生成报表。

基于土壤基质的播种精度检测方法，按照如下步骤进行：

a、检查各硬件状态是否良好，确保通道一播种单体1和通道二播种单体2 已装种子、土槽轨道13无障碍物；

b、运行计算机7中存储的操作软件，让通道一CCD摄像机4和通道二 CCD摄像机5处于等待采集状态；

c、启动土槽台车3，土槽台车3台车带动播种机运动并播下种子到土槽土 壤8形成通道一种子带10和通道二种子带9，土槽台车运动距离检测装置12 不断检测台车运动距离并发出脉冲触发通道一CCD摄像机4和通道二CCD摄 像机5动态采集并生成序列图像，输入计算机7进行实时处理分析并实时显示 播种精度数据。

d、停止运行土槽台车3，查看播种精度数据，生成数据报表。