油菜联合收获机含杂率在线检测系统设计与试验

来源：中国农机化学报杂志2022年第10期北京时间：

作者：陈旭, 关卓怀, 李海同, 沐森林, 张敏, 吴崇友

单位：1. 湖北工业大学机械工程学院，现代制造质量工程湖北省重点实验室，武汉市，430068；2. 农业农村部南京农业机械化研究所，南京市，210014

摘要：针对目前油菜联合收获机含杂率检测主要依靠人工、效率低、实时性差、收获机作业参数调控缺乏依据、收获质量波动大等问题，设计导流式含杂率检测装置，提出油菜杂质视觉识别算法，开发含杂率在线检测系统。基于HSV颜色空间模型，探究导流式含杂率检测装置中单侧条形光源、双侧条形光源和中心环形光源下油菜图像的亮度分布规律，结果表明中心环形光源下图像各像素点的亮度变异系数最小，图像亮度均匀性最好。对比分析含杂油菜图像在HSV颜色空间模型中前三阶像素矩阵各颜色特征参数的分布区间，结果表明油菜籽粒、杂质在H分量中的特征参数范围差异性最显著，并结合油菜籽粒、杂质的圆形度特征，提出综合考虑颜色、形态特征的油菜杂质分割算法。通过标定试验建立油菜籽粒、杂质质量与其像素数的拟合模型，将油菜籽粒和杂质的像素数转换为实际质量，实现油菜含杂率在线检测。台架试验表明，油菜杂质的查准率为91.6%，查全率为89.5%，含杂率检测平均误差为14.8%，能够准确识别油菜籽粒中的杂质并实时计算含杂率。

关键词：油菜,含杂检测,联合收获机,采样装置,形状特征,HSV

基金资助：中国农业科学院科技创新工程重大科研项目(CAAS—ZDRW202105)；现代制造质量工程湖北省重点实验室开放课题基金(KFJJ—2021007)；国家现代农业产业技术体系(CARS—12)；中国农业科学院基本科研业务费专项(15创新—2002)