[发明专利]一种旱地栽植作业质量实时检测系统的检测方法

说明书

本发明公开一种旱地栽植作业质量实时检测系统和检测方法，工业相机和距离传感器固定于移栽机栽植行机架上并始终保持与地面垂直，工业相机实时采集田间移栽的秧苗样本图像，并结合距离传感器获取的相机相对地面的距离，对样本图像处理分析，利用距离传感器获取的相机与地面实时距离，计算出秧苗叶片几何形心间的精确株距，通过对比秧苗叶片几何形心距离理论株距中心距的距离，从而判断出秧苗空穴、倒伏和露苗等栽植质量指标。本发明降低成本和检测判断难度，提高处理速度和精度，为旱地移栽机移栽作业质量提供实时的露苗、倒苗和漏苗情况的实时检测，提高移栽机的作业效率降低人工使用成本。

技术领域

本发明属于农机设备领域，具体涉及一种旱地栽植机移栽作业质量实时检测系统的检测方法。

背景技术

作物育苗移栽种植方式具有出苗率高、用种量少，便于苗期精细管理以及解决茬口衔接紧张等优势，但移栽机作业过程中由于土壤条件、秧苗质量等因素影响易出现漏栽、倒苗和露苗等栽植质量问题，目前现有的旱地移栽机普遍缺乏栽植质量检测功能，导致移栽作业过程中需依靠人工不断的对栽植效果进行实时观察，严重影响了作业效率的提高且增加了人工成本。

目前已有主要针对水稻插秧的移栽作业质量监测专利公开，但由于水田作业土壤经处理后，田间畦面平整，移栽条件一致性好，与旱地移栽土壤和作业条件明显不同。

国内外的研究中，已有通过一个相机从垂直地面方向进行拍摄，但该方法目前只能实现缺苗的判断，也有提出使用多个工业相机从多个角度对栽植秧苗的状态进行检测，从而判断秧苗是否倒伏或露苗，但该方法算法复杂且对系统硬件要求高，系统运算处理时间长目前不适于移栽作业实时在线检测。因此，如何设计一种成本低能满足旱地田间移栽作业复杂工况条件下的露苗、倒伏、缺苗等栽植质量检测系统和方法是提升现有旱地移栽机移栽作业质量和效率的一个重要研究课题。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题为：现有技术多采用人工观测的方法，影响作业效率提升、增加人工成本，且目前单一相机只能检测空穴，多相机成本高、算法复杂系统运算分析处理时间长。针对现有技术中存在的不足，本发明基于图像采集处理进行移栽机田间作业质量实时在线检测，能够适用于大田作业情况下的旱地移栽作物的移栽作业质量实时在线监测。

技术方案：本发明的一种旱地栽植作业质量实时检测系统的检测方法，所述检测系统包括移栽机、工业相机、工控机和距离传感器，工业相机和距离传感器均安装于移栽机的栽植行机架，工业相机和距离传感器均与地面垂直，所述工业相机采集移栽的秧苗图像并传输至工控机，距离传感器实时采集工业相机与地面的垂直距离并传输给工控机，工控机收到图像信息和距离数据后，进行秧苗栽植状态检测判断。工控机的显示器显示检测判断后的秧苗栽植质量信息，当秧苗的栽植质量不符合预设质量要求时，工控机进行警报提醒，及时便捷地提醒用户进行故障原因排查和机具参数调整；

检测方法，包括以下步骤：

S1、建立工业相机动态标定系数，即：根据工业相机像素、工业相机距离地面高度H等参数建立工业相机像素和实际秧苗几何长度之间的标定系数：

采用一标准靶块，在不改变工业相机和秧苗几何长度等参数前提下，只改变工业相机相对地面垂直高度H，建立标准靶块与拍摄的各个图像像素点个数之间的对应关系，得到标定系数k=L/L₀；

其中L为标准靶块的图像像素点个数，L₀为标准靶块的标准尺寸，单位为mm。

S2、获取秧苗样本数据，即：移栽秧苗过程中，通过工业相机实时采集栽植行的秧苗栽植图像，通过距离传感器实时采集拍摄某一栽植行秧苗图像时工业相机距离地面的高度；

S3、对移栽的秧苗图像预处理；