[发明专利]油菜移栽田间作业质量在线监测系统及其监测方法

权利要求书

1.油菜移栽田间作业质量在线监测系统，包括移栽装置和安装于移栽装置后方的仿形机构，其特征在于：还包括移栽监测系统，所述移栽监测系统包括连接在移栽装置后挡板侧面的距离传感器、位于移栽装置尾部横梁上的可调节支架和固定安装于所述可调节支架上的外箱体；所述外箱体内设有相机、工控机以及校准传感器；所述距离传感器用于监测仿形机构中连杆到挡板侧面之间的水平距离；所述校准传感器用于测量工业相机距离地面的高度。

2.根据权利要求1所述的油菜移栽田间作业质量在线监测系统，其特征在于：当移栽装置准备作业时，仿形机构控制其下落，连杆到后挡板侧面之间距离减小，当距离小于闭合节点值时，距离传感器信号传输至工控机，工控机控制相机与校准传感器电路的闭合；当距离大于断开节点值时，距离传感器信号传输至工控机，工控机控制相机、校准传感器的电源断开；当相机，校准传感器处于工作状态时，工控机中对拍摄的图像进行处理，不断计算并反馈给操作者；当计算值小于设定指标时，可实时发出警示信号提醒操作者。

3.一种油菜移栽田间作业质量在线监测系统的监测方法，其特征在于包括以下几个步骤：

第一步、校准数据库的建立

1.1)选择量程为L₁，刻度明显的直尺作为标定对象，将直尺固定于地面；

1.2)将相机固定在高度可以调节的支架上，通过支架高度的调节，带动校准传感器的高度变化；

1.3)从距离地面50cm高度开始，到250cm止，每1cm拍摄一张照片，一共拍摄200张照片；

1.4)图片进行打印，测量图片上固定刻度的直尺的长度L_X’；

1.5)多次拍摄，取测量的平均值作为L_X；

1.6)以距离地面高度为横坐标，为纵坐标，建立散点图，得到拟合的函数图像；

第二步、油菜移栽后的图像处理步骤

2.1)对油菜移栽后的图像进行拉普拉斯锐化，提高图像的对比度；

2.2)基于Otsu方法对图像进行二值分割；

2.3)利用M个半径不同圆形的结构元素对图像进行腐蚀，得到腐蚀后图像M1，利用N个边长不同的正方形的结构元素对腐蚀后图像M1进行膨胀，选出异常连通域最少的组合即为最优的膨胀结构元素；

2.4)利用最优的腐蚀膨胀结构元素对二值图像进行先腐蚀后膨胀，得到图像A；

2.5)根据分水岭分割算法，得出图像A的轮廓和面积，计算出质心；

2.6)依次将照片进行配准，计算出相邻的连通域质心之间的欧式距离X；

第三步、工控机计算校正步骤

3.1)根据校准传感器数据得出的函数图像，工控机经过插值计算得到实际高度对应的误差系数K；

3.2)工控机计算得到综合距离Y，Y＝K^-1×X，当Y≥300mm时，即为漏栽，当Y300mm时，即为正常移栽状态，记录穴盘苗数M，漏栽数目M₀；

3.3)输出株距Y，漏栽率P，

3.4)当P≥8％时，开始触发报警状态，提醒操作员移栽机发生故障。