高速摄像技术在我国农业机械领域的应用

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1、2007年1月农机化研究第1期高速摄像技术在我国农业机械领域的应用王静，廖庆喜，田波平，廖宜涛，吴福通（华中农业大学工程技术学院，武汉430070）摘要：高速摄像技术是一项高科技测量技术，其应用已从军事、航空航天和电影等领域延伸到农业机械领域。为此，基于高速摄像技术的特点，系统分析了高速摄像技术在农业机械领域的应用研究概况，并探讨了其存在的问题和发展趋势。关键词：农业基础科学；高速摄像技术；应用；农业机械中图分类号：S129文献标识码：A文章编号：1003─188X(2007)01─0184─03低，难以与胶片式高速摄影机相比。

2、随着电子技术、0引言计算机技术、微加工技术以及新型传感器和大容量高速摄像技术是综合利用光、机、电、光电传存储技术的发展，高速摄像系统的性能得到大幅度感器与计算机等一系列技术，曝光时间在千分之一提高。特别是现代高速CCD摄像机，通过CCD摄像秒到几十万分之一秒之间的特殊摄影，能够捕捉到头直接将模拟图像转化为数字化图像，再存储到磁稍纵即逝、人眼来不及看清的镜头，是一种记录高盘或存储模块，同时由监视器显示，工作结束后即速运动过程的某一瞬时状态或全部历程的有效手可及时地慢速重放，这样可以及时发现拍摄中存在段。目前，其已广泛应用于科研、航

3、空航天、体育、的问题并及时处理，减少了无谓的浪费，节约实验[4]电影、工业、农业等领域。它具有精度高、速度快、所需要的时间及人力、物力。机动灵活和拍摄的画幅大、信息量多等优点，能够我国的高速摄影技术起步于20世纪50年代后获得大量、准确的时空信息，为研究高速运动的现期，其应用至今已从军事扩展到民用，从工业到医象和运动规律提供了可靠的依据。学生物，从宏观机械运动到微观机制，并已取得了高速摄像技术的前身是高速摄影，它是摄影技实质性的科学成果，目前高速摄像技术已逐步开始术的一个专门分支，起源于1884年布拉格物理研应用于农业机械与装备

4、的研究。究所马赫教授用电火花照明拍摄飞行的弹丸。早期1在农业机械领域的研究与应用的高速摄影由高速摄像机和胶片判读系统组成，采用连续光作为光源，用高速摄影机将某一运动过程1.1在播种机械上的研究与应用记录在按时间发展为顺序的一幅幅胶片上，通过慢播种机械是农业机械化的重要环节之一，高速速放映，是再现被记录过程的运动或变形过程的方摄像技术主要被应用在精密播种机和免耕播种锯切[1]法。空间信息是以图像来表现的，而时间信息是防堵装置上。在精密播种机的输种管内，利用高速[2][5]以摄影频率或曝光时间来说明的。对高速摄影记摄影技术对小麦种子

5、运动状态进行观察和分析，录的图片的后期定量分析是在胶片判读仪上进行以改进输种管的结构；在精密排种器的性能检测中，的。传统的胶片判读系统需要冲洗设备、放映设备将高速摄像技术作为一种新的方法进行排种精度的[3][6]等，机械结构比较复杂。检测，其可以弥补排种过程中光电传感器无法判高速摄像系统作为一种全新的高速瞬发过程的断种子破碎而产生检测误差的缺陷，提高检测结果测试记录手段，出现于20世纪70年代，初期的高的准确性和可信度，而且可以通过对高速摄影拍摄速摄像系统无论摄像速率还是摄像分辨率都比较的图片进行再现观察与分析，真实地反映精密排

6、种器种子破碎特征和排种器的排种均匀性，为改善精收稿日期：2006-03-12基金项目：湖北省攻关项目（2005AA201B06）密排种器性能提供了一条新途径；在对免耕播种锯作者简介：王静（1975-）,女，湖北咸宁人，硕士研究生，切防堵装置的研究中利用高速CCD摄像系统研究免(E-mail)w_934713@webmail.hzau.edu.cn。[7,8]通讯作者：廖庆喜（1968-），男，湖北荆州人，副教授，工学博耕播种机粉碎秸秆的抛撒运动，对用肉眼无法观士，(E-mail)liaoqx@mail.hzau.edu.cn。察

7、的高速旋转运动过程，借助高速CCD摄像系统，-184-2007年1月农机化研究第1期结合计算机图像处理技术、运动目标检测和跟踪算大量使用的胶片判读设备主要由光机部件构成，工法研究粉碎玉米秸秆后秸秆抛撒的运动轨迹，从而作原理是用光学投影放大图像，然后人工定位目标，观察高速运动过程中玉米秸秆的抛撒过程，为机具获得目标的运动参数,由此不可避免地存在仪器误的设计提供一定的理论依据，以完善免耕播种机的差、观察者误差和测量环境的误差，这样会对实验性能设计。数据的精确可靠性和准确性有一定的影响，并且工1.2在联合收获机械上的研究与应用作量大。

8、所以，高速摄影技术的应用从多个方面受目前，在联合收获机械上高速摄像的应用主要到一定的限制。是在其脱粒装置上。利用高速摄影技术对作物的喂而目前的CCD高速摄像系统占主导时期，高速入、脱粒过程、脱粒后物料运动规律进行观察和分摄像系统主要以计算机为核心，实现了全数字化