深松和秸秆还田都属于保护性耕作的范畴,广泛应用于我国的农业生产中。深松是指利用深松铲等松土农具疏松土壤而不翻转土层的一种深耕方法,能够打破犁底层和白浆层,加深耕层,熟化底土,有利于作物根系生长。秸秆还田是当今世界上普遍重视的一项培肥地力的增产措施,能够避免焚烧秸秆产生大气污染,同时还能够增肥增产。随着国家对深松和秸秆还田的补贴力度越来越大,也出现越来越多骗取国家补贴的现象。传统深松深度和秸秆覆盖率监测方法,费时费力,效率不高,同时还容易滋生腐败。对深松深度和秸秆覆盖率测量同时能便捷访问测量数据的系统研发越来越有必要。本文以深松深度和秸秆覆盖率测量方法为主要研究对象,提出双角度传感器的方案测量深松深度,采用单目摄像头采集秸秆图片来计算秸秆覆盖率。本文使用以ARM为核心的微处理器采集各个模块的数据,将数据处理后发送至上位机。用户能够通过访问上位机对测量数据进行查看,为落实国家保护性耕作补贴提供技术手段。本文主要研究内容如下:(1)研究分析了深松深度测量方法。根据后置式三点悬挂装置的运动规律及深松机的工作流程,综合对比现有深松深度测量技术与方法,提出了双角度传感器的测量方案。对角度传感器姿态解算算法进行了对比分析,确定了四元数姿态解算方法。最后通过实验验证了深松深度测量方法的可靠性。(2)研究分析了秸秆覆盖率测量方法。分析拍摄的秸秆图片,找出了图像畸变问题,综合对比现有的秸秆覆盖率测量方法,提出了本文秸秆覆盖率测量方案。首先建立逆向映射模型,结合彩色分量空间距离灰度化和直方图均衡化后的灰度图像进行双线性插值,使秸秆在图像中的占比更加接近真实占比,解决了图像畸变问题。裁剪出用于秸秆识别的图像部分,采用Otsu算法进行阈值分割,计算秸秆覆盖率。最后通过实验验证了秸秆覆盖率测量方法的可靠性。(3)设计开发了深松深度和秸秆覆盖率监测系统。本文完成了深松机终端的软硬件设计及上位机的设计,最后通过实验验证了系统功能。