基于单目视觉的谷物联合收获机产量测量方法

曾宏伟 雷军波 陶建峰 刘成良

(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室， 上海 200240)

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智能农业装备是未来农业机械发展的重要方向，先进的感知技术是实现农业装备智能化的基础[1]。在收获机械中，农田中作物产量分布信息的准确获取能够为农田精细化管理提供决策依据，具有重要意义[2]。因此，高精度的测产系统是提高收获机械智能化水平的关键技术之一，能够在未来农业智能化生产作业中发挥重要作用。

谷物产量测量传感器是谷物测产系统中最重要的组成部分。按测量原理分类，谷物测产传感器主要包括质量流式和体积流式2类[3-4]。质量流式传感器直接测量单位时间内进入粮仓的谷物质量，常见的有冲量式[5-8]、称量式[9-10]和辐射式[11-12]。其中，冲量式传感器由于结构简单、成本低、安装方便而得到广泛应用，但其校准过程繁琐，且精度易受机器振动、车辆倾角等影响，在真实田间环境下测量精度不稳定。称量式传感器结构较为复杂，且易受到机身振动和谷物流量变化引起的冲击干扰。辐射式传感器通过测量伽马射线或X射线的衰减系数获得谷物的质量流，具有较高精度，但由于具有放射性，易对人体造成伤害，其发展和应用受阻。

体积流式传感器通过测量谷物的体积流量，间接获得谷物的质量流量。目前较普遍的方法是采用光电传感器测量谷物的体积，包括对射式和反射式等。此类方法均需提前抽象出谷堆的几何形状，然后通过测量谷堆的厚度再计算出体积流量[13-15]。……