基于OpenCV-Python的土壤颗粒动态休止角试验

来源：中国农机化学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：周鹏飞, 蒙贺伟, , , 梁荣庆, 张炳成, 坎杂, ,

单位：1. 石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子，832000； 2. 农业农村部西北农业装备重点实验室，新疆石河子，832000； 3. 绿洲特色经济作物生产机械化教育部工程研究中心，新疆石河子，832000

摘要：为准确快速获取新疆棉田机收膜杂中土壤颗粒的动态休止角，结合基于OpenCV-Python的计算机图像处理技术，搭建土壤动态休止角测量装置。为保证动态休止角测量的准确性，利用三维块匹配滤波算法对采集图像进行降噪处理，图像降噪前后的峰值信噪比为36.48 dB，结构相似指数为0.88；采用Canny算法提取土壤边界并通过改进的最小二乘法求解土壤边界拟合方程，获取土壤颗粒的动态休止角。依据该方法测定不同转速下土壤颗粒的动态休止角，分析转速对动态休止角的影响规律，分别构建线性拟合模型和多项式拟合模型。通过方差分析可知，多项式拟合模型拟合度较高，该模型R2为95.72%，均方差为0.061。在此基础上优化求解，得到土壤动态休止角最优测量转速为7 r/min。本研究采用的土壤动态休止角测量装置精度和准确性较高，其结果可为土壤流动特性的研究及土壤筛分、输送等机具的开发设计提供参考。

关键词：土壤颗粒,动态休止角,图像处理技术,最小二乘法,OpenCV-Python

基金资助：兵团重大科技项目(2018AA001—4)；南疆重点产业创新发展支撑计划(2020DB008)