基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割

作物行的识别是农业机械视觉导航系统的一项重要研究内容,针对华北一年两熟区玉米利用联合收获机留茬收获后,农田原始图像中背景目标多(行间秸秆、裸露地表等),且背景目标与玉米根茬颜色接近,难以实现玉米根茬行准确快速分割的问题,该文采用RGB颜色空间,以根茬顶端切口为目标,提出了一种基于遗传算法和阈值滤噪的玉米根茬行图像分割方法。首先,为了降低图像分割难度,选取图像中间位置包含一条完整玉米根茬行的矩形区域作为感兴趣区域(region of interest,ROI);然后,利用经过遗传算法优化得到的灰度化算子对ROI进行灰度化,采用单阈值法分割ROI;最后,通过形态学腐蚀处理去除孤立点、毛刺等误分割情况,同时利用基于连通域面积阈值和偏距阈值的滤噪方法滤除根茬行两侧噪声,实现玉米根茬行的有效分割。为评价该分割方法,利用从农业部河北北部耕地保育农业科学观测实验站采集到的200幅玉米根茬行图像进行试验。结果表明:该方法能够较好的适应晴天光照条件变化,从含有裸露地表、玉米行间秸秆等复杂背景下,准确快速地分割出玉米根茬行,平均相对目标面积误差率为24.68%,处理一幅1280像素×1 024像素的彩色图像平均耗时为0.16 s,具有较好的鲁棒性、实时性和准确性。研究结果验证了基于遗传算法和阈值滤噪方法实现玉米利用联合收获机留茬收获后根茬行图像分割的可行性,并为玉米根茬行直线检测提供良好的基础。

入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究

针对稻麦轮作区黏湿土壤条件下的小麦机械化播种,为避免传统接触式小麦播种技术存在的粘附堵塞严重和作业阻力、功耗大等问题,该文采用非接触式小麦气力射播技术理论,通过自制的小麦气力射播试验台,开展整洁种床土壤条件下入射角度对气力射播小麦种粒入土参数影响的试验研究。试验结果表明:随着入射角度的增加,相同加速气压下小麦种粒的射播速度垂直分量和射播深度不断增加,小麦种粒触土后产生水平滑移和弹跳的几率变小,且各入射角度下射播深度与射播速度呈正相关关系,不同入射角度下小麦种粒呈现出不同射播深度和土壤冲击效果,小麦种粒未产生损坏情况;当入射角度≥45°和射播速度垂直分量≥25 m/s时,小麦种粒可被完全射播入土壤中且出苗率大于86%,90°入射角度下的射播效果最好。同时,为实现田间作业时小麦种粒的垂直射播入土,应使射播速度水平分量与机具作业速度相等且射播速度垂直分量≥25m/s。试验结果可为非接触式小麦射播装备的研制提供基础数据和技术支撑。

稻麦轮作区小麦气力播种机构工作参数的初步台架试验研究

为解决稻麦轮作区黏湿土壤条件下的小麦播种机具粘附堵塞严重等问题,该文提出一种非接触式小麦气力射播技术理念,通过自行研制的气力射播试验装置将小麦种粒经加速气压加速后以一定的射播速度射入土壤中。在此基础上,采用高速摄影技术,开展壤质黏土土壤含水率为30%、35%、40%、45%、50%共5个水平下的小麦种粒气力射播的入土参数初步台架试验研究。试验结果表明:小麦种粒气力射播的射播深度、射播速度与土壤含水率水平密切相关,当土壤含水率不断增大时,小麦种粒在较小的射播速度下便可实现相对较深的射播深度,且随着射播速度的提高,小麦种粒的射播深度呈现不断增加趋势,同时不同射播速度下小麦种粒均未产生损坏情况;当土壤含水率为30%、35%、40%、45%、50%时,小麦种粒以自由落体加速(射播速度约为2.93m/s)无法实现射播入土,而小麦种粒刚好实现完全的射播入土(射播深度约为3mm)所需的射播速度分别为40-50 m/s、30-40 m/s、20-30 m/s、10-20 m/s、2.93-10 m/s。该试验结果能够为非接触式稻茬小麦射播装备的研制提供基础数据和技术支撑。