一種水稻育苗高速精量播種粒數識別裝置的設計

安鶴峰

摘要：為準確掌握水稻育苗高速精量播種的播種量和種粒分布，采用視頻識別分析技術，設計一種水稻育苗高速精量播種粒數識別裝置。通過識別采集圖片和分析數據，直觀地反應育苗秧盤內的種粒分布情況，對提高水稻育苗播種作業質量具有重要意義。

關鍵詞：粒數識別;高速精量播種;設計;播種量;分布

中圖分類號：S511;S126????文獻標識碼：A????文章編號：1674-1161（2019）06-0032-02

近年來，隨著科技的飛速發展，水稻育苗播種機械化作業越來越普及，育苗秧盤播種的速度也越來越快，現有的水稻育苗秧盤播種機播種速度一般都在800～2?000盤/h。秧盤播種是先在秧盤內鋪一層底土，緊接著灑上適量的水，然后均勻地播下適量的水稻種子，再灑適量水和鋪一層表土，最后運至育苗棚內培育水稻秧苗。整個過程非常緊湊，作業速度快，判斷秧盤播種量和種粒分布均勻度比較困難，無法保證育苗秧盤的播種質量。為解決此問題，設計一種水稻育苗高速精量播種粒數識別裝置。

1 種粒識別裝置設計思路

種粒識別裝置安裝在水稻育苗秧盤播種機框架上的播種器與表土覆土器之間（見圖1），采用視頻識別分析技術進行種粒識別作業。育苗秧盤隨傳送帶運行，播種器完成播種作業后繼續前進，觸碰到觸發開關后，安裝在密閉遮光箱內的攝像頭對育苗秧盤拍攝一張照片并傳輸給控制系統。經控制系統高速分析處理后，在顯示屏上以圖片的形式直觀顯示育苗秧盤中拍攝區域的種子數量及分布情況。

2 種粒識別裝置主要工作部件設計

種粒識別裝置由遮光箱體、控制器、觸發開關、攝像頭、光源等幾部分組成（見圖2），共同完成水稻育苗秧盤高速精量播種作業過程中育苗秧盤內水稻種粒數量及分布識別工作。

2.1 遮光箱體

遮光箱體采用5面完全遮擋設計，由箱體罩及兩塊遮光板組成，可避免外界光源影響拍攝畫質，從而影響系統對種粒數的識別精度，是整個識別裝置的主體框架。識別裝置的其它零部件（除觸發開關外）都固定其上，并由其確定攝像頭的高度與位置。箱體罩通過螺栓組固定在水稻育苗秧盤播種機框架上，位于播種器與第二覆土器之間。箱體罩前后兩側設計有插槽，遮光板放置于插槽內，可根據不同育苗秧盤的高度調節插板位置，調節完成后用頂絲固定。

2.2 控制器

控制器包括中央處理芯片、觸摸顯示屏、系統軟件及其它輔助硬件，是整個識別裝置的“大腦”。其主要作用是接收觸發開關傳輸回的信號，控制攝像頭進行拍照，將傳輸回的照片繼續分析處理，并將處理后的結果通過顯示屏展示出來。控制系統對攝像頭發回的照片進行分析處理，將照片劃分成縱橫各4大小相等的16個區域，并標示出每個區域內的種粒數。通過對各個區域內種粒數值的提取、分析，形成表格及分布曲線，更加直觀的反應育苗秧盤播種機在育苗秧盤中播種的實際情況。由于水稻種子播種時會在育苗秧盤內發生堆疊現象，為使系統更精準地識別堆疊的水稻種子，需要讓系統對不同狀況的堆疊種粒進行反復的識別、學習、分析，以便更高效、更精確的對種粒數進行識別區分。

2.3 觸發開關

種粒識別裝置使用2個觸發開關，沿育苗秧盤前進方向，安裝在育苗播種機框架上，1號觸發開關緊貼遮光箱體安裝，2號觸發開關與1號距離1/2秧盤長度，當育苗秧盤在傳送帶上運行過程中觸碰到1號觸發開關時，1號觸發開關給控制系統發出信號，控制攝像頭拍攝照片。觸碰2號觸發開關時重復以上動作，對該育苗秧盤拍攝第二張照片。

2.4 攝像頭

種粒識別裝置采用2個高速高清攝像頭，并列固定安裝在遮光箱體罩正上方，垂直于秧盤播種機傳送帶上平面，2個攝像頭中心相距60?mm，類似于人雙眼的瞳距，這樣拍攝的照片能夠呈現三維立體效果，更好地識別水稻種子，使系統識別出的種粒數更接近實際數值。

2.5 光源

遮光箱體采用封閉設計使箱體內部空間光線極暗，為不影響拍攝效果，需在箱體內部補充光源。識別裝置采用4根長條形LED燈管作為光源，保證拍攝環境亮度充足、不閃爍，使拍攝效果達到最佳。

3 結論

水稻育苗高速精量播種粒數識別裝置，可以直觀地反應育苗秧盤內種粒分布情況，使工作人員及時了解每一個秧盤的播種狀況，發現播種作業不合格的秧盤。同時，裝置也可以用于實驗研究領域，通過識別裝置采集的圖片、分析數據，以及生成的表格、曲線等，反應水稻育苗秧盤播種作業的實際情況，幫助研究人員對播種情況進行有效分析。裝置的設計和應用，對水稻育苗播種作業質量提高、科研人員開展相關研究具有輔助作用。

參考文獻

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Design?of?a?Device?for?Identifying?Grain?Number?of?Rice

Seedings?with?High?Speed?and?Precision

AN?Hefeng

（Liaoning?Institute?of?Agricultural?Mechanization，?Shenyang?110161，?China）

Abstract：?In?order?to?master?the?seeding?quantity?and?seed?grain?distribution?of?rice?seeding?with?high?speed?and?precision，?a?device?for?identifying?the?grain?number?of?rice?seedings?with?high?speed?and?precision?was?designed?by?using?video?identification?and?analysis?technology.?By?identifying?and?collecting?pictures?and?analyzing?data，?the?distribution?of?seed?grains?in?the?seedling?tray?can?be?directly?reflected，?which?is?of?great?significance?to?improve?the?quality?of?rice?seedling?and?sowing.

Key?words：?grain?number;?high?speed?and?precision?seeding;?design;?seeding?quantity