农药药水在线混合效果的数字图像处理技术研究

【摘要】： 目前我国农林病虫害形势严峻,而其主要的防治手段----化学防治施药工艺低效,施药设备落后,施药(特别是混药)技术粗放,对病虫草害起作用的还不到全部用药的35%,不但造成大量农药浪费,致使农药残留超标、有害物的抗药性增强、环境污染,而且严重危害到人畜的生命安全。为了降低农林病虫害防治过程中农药的使用成本,提高农药使用效率,保护农林生态环境,保护操作者的人身安全,开展基于喷雾机药水在线混合的农药精确施用技术的研究迫在眉睫。 本文首先完善了喷雾机药水在线混合及图像采集实验系统。该实验台主要包括3个部分:供液系统、混药装置及其检测系统、图像采集和图像处理系统。目前国内外对混合装置混合效果的研究多数局限于数值分析,本文首次利用高速摄影结合数字图像处理技术对农药在线混合采用的混药装置进行了混合效果研究;选用聚苯乙烯颗粒作为示踪粒子跟随混合液中药水的流动,并采集了三缸柱塞泵16种不同的工作条件下混药装置的混合图像;针对混合图像背景均匀度较差,提出了背景均匀度矫正的算法;利用图像形态学处理技术成功地将系统产生的气泡与示踪粒子进行了分离,根据获得的粒子图像提取了粒子的质心坐标,对16种情况下混药装置的混合效果进行了分析计算,并找出了泵工作条件对混合效果的影响情况以及粒子分布与混合效果的关系;重建了混药器出口段的流体速度矢量场,进一步分析了流体速度矢量与混合均匀度的关系。 为了推广图像处理方法在混合装置混合效果检测的应用,本文以MATLAB7.1为支撑软件,编写了“混药器混合液体图像处理软件”,为更精确地测量混合装置的混合效果奠定了基础。