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基于数字图像处理的土壤表层含水量在线检测方法研究

吴涛  
【摘要】: 目前,在农田灌溉中,土壤含水量等级的鉴定常采用感观审评法。由于凭借人的感观来评定,农田管理人员的经验和偏好左右着土壤含水量的等级判断,因此判断存在着一定的主观性。虽然还有其它土壤含水量的测量方法,但实现低成本的、在线检测的方法较少,制约着农田灌区实现电气自动化的进程。随着计算机的日益普及,计算机性能不断提高,其数字图像处理技术在农业工程中的应用也日益成熟,尤其是在农业工程领域的应用十分的广泛。但是,利用计算机视觉进行土壤表层含水量的在线检测,据报导尚不多见。 在总结目前已有土壤表层含水量测量方法的基础上,提出一种基于数字图像处理技术的土壤表层含水量在线检测方法。在对土壤表层含水量检测的过程中,摄像头采集的土壤表层图像质量将直接影响最终的检测结果,通过对土壤表层图像进行几何校正、中值滤波、图像颜色模型转换以及利用恒虚警检测技术进行图像“坏区”过滤处理后,提取了土壤表层图像的特征参数一灰度平均值,并对不同质地和不同厚度的土壤分别进行试验,通过硬件搭建及相关软件设计对其检测方法进行验证实验,找出了土壤表层含水量与其图像灰度平均值之间的对应关系。 理论分析与试验结果表明,在一定条件下,土壤表层含水量百分比与土壤表层图像的灰度平均值之间存在一种近似线性的函数关系。


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